تکنیک ofdm که درواقع مخفف عبارت «مالتیپلکس متعامد برمبنای تقسیم فرکانسی» می باشد، روشی جهت ارسال داده ها بصورت موازی است که با استفاده ازآن می توان به نرخ بالایی ازانتقال داده ، توسط ارسال همزمان برروی تعداد زیادی ازحاملهای متعامد دست یافت . از آنجاکه این روش به عنوان یک تکنیک انتقال چند حاملی ، دارای قابلیت بالایی جهت حذف تداخل بین سمبل ها درسناریوی انتقال از طریق کانال چند مسیره ای می باشد ، امروزه ازاهمیت بالایی درمخابرات سیار برخوردار است. با توجه به گسترش روز افزون ofdm درسیستمهای مخابراتی، مبحث تخمین کانال مربوط به این روش بصورت ویژه ای مورد توجه واقع شده است . دومسأله اساسی که دربحث تخمین کانال سیستهای مخابراتی مطرح می شود عبارتند از : (1) قابلیت تطابق تخمین باسرعت تغییرات کانال (2) حجم پیچیدگی محاسباتی روشهای تخمین . دراین پایان نامه با توجه به دومسأله ذکر شده، روشی جهت تخمین کانال در سیستمهای ofdm برمبنای کانالهای باسرعت تغییرات بالا ارائه شده که پیچیدگی محاسباتی آن درمقابل سایر روشهای بکاررفته دراین زمینه بطور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است .روش پیشنهادی برمبنای استفاده ازبسط به توابع پایه جهت دستیابی به تغییرات زمانی کانال داخل هر بلوک ofdm ارائه شده است. ضمنا ً برای دنبال کردن تغییرات ضرایب بسط به توابع پایه ، ازروش وفقی فیلترینگ کالمن استفاده شده است . همچنین برای کاهش تعداد پارامترهای مجهول (ضرایب بسط به توابع پایه ) روشی جهت تخمین تنها بخشی ازضرایب وپس ازآن بازسازی سایر ضرایب با توجه به ضرایب تخمین زده شده ، توسط اینترپولاسیون درنظر گرفته شده است . نتایج شبیه سازی نشان می دهد ، با توجه به پایین آمدن چشم گیر حجم محاسبات تخمین ، در میزان کیفیت تخمین کاهش چندانی مشاهده نمی شود .

گسترش روز افزون سیستم های مخابرات بی سیمrf مانند تلفن های بدون سیم، ماهواره موقعیت یابی جهانی gps، شبکه های محلی بی سیم lan واستانداردهایی نظیر بلوتوث و نیاز به انتقال اطلاعات با سرعت های بالا در سال های اخیر، موجی قوی در جهت توسعه استانداردها و گیرنده های جدید ایجاد نموده است. در این میان تکنولوژی فراپهن باند خود را به عنوان یک کاندیدای خوب برای ارسال داده با نرخ بالا معرفی کرده است. پهنای باند وسیع تکنولوژی فراپهن باند در کنار مزایای زیادی که با خود به همراه دارد، طراحی بخش گیرنده را بسیار چالش زا نموده است. در میان بلوک های یک گیرنده، میکسر که سیگنالrf را به باندif منتقل می کند، نقش وسیعی در تعیین مشخصه های سیستم مانند بهره تبدیل، عدد نویز و خطی بودن دارد. در طراحی cmos های مرسوم، از ضرب کننده سلول گیلبرت به عنوان میکسر پایین آورنده که از تقویت کننده هدایت انتقالی rf و طبقه سوییچ کننده تشکیل شده است، استفاده می شود. پهنای باند این مدار توسط ثابت زمانی rc مخصوصا در پورت rf و lo محدود شده است، از این رو لازم است که پهنای باند میکسر بر مبنای سلول گیلبرت برای کار در سیستم uwb بهبود یابد. با پیشرفت تکنولوژی و ظهور سیستم های مخابراتی جدید که نیازمند کار در محیط های پر تداخل و گیرنده های چند استانداردی می باشد و از سویی کاهش حداقل طول ترانزیستورها و در نتیجه غیر خطی تر شدن عملکرد آنها، نیاز به تکنیک های خطی سازی بیش از پیش خود نمایی می کند. غیرخطی بودن rf front-end که مستقیما به مصونیت در برابر تداخل های مختلف مربوط می شود، مشکلات زیادی نظیر تولید هارمونی، فشردگی بهره، اعوجاج اینترمدولاسیون و مدولاسیون متقابل و... را ایجاد می کند. در میکسر پایین آورنده که در مسیر دریافت بکار می رود، سیگنال تقویت شده با lna (که احتمالا از فیلتر حذف تصویر گذشته است) به ورودی rf وارد می شود، بنابراین این ورودی باید نویز کم و خط سانی بالایی داشته باشد، زیرا تداخل کننده های مجاور با lna تقویت می شوند و مولفه های اینترمدولاسیون قوی ممکن است تولید شود. هنگا میکه یکی از مولفه های im در باند مورد نظر می افتد، دامنه مولفه اصلی خراب می شود. همچنین این اثر هنگامیکه اطلاعات در فاز یا فرکانس سیگنال باشند نیز، اهمیت دارد زیرا نقاط عبور از صفر سیگنال مطلوب با محصول اینترمدولاسیون خراب می شود. از طرف دیگر پهنای باند گسترده سیستم های uwb منجر به افزایش سیگنال های تداخلی ناشی از مولفه های اینتر مدولاسیون بویژه مرتبه دو و سه در گیرنده می شود. بنابراین برای تحقق المان های گیرنده فرا پهن باند بسیار خطی نظیر میکسر همراه با مصرف توان ناچیز و بهره تبدیل قابل قبول در رنج دینامیکی مناسب، حذف اعوجاج مرتبه دوم و سوم ضروری است. خط سانی میکسر را می توان با افزایش ولتاژ موثر گیت – سورس نیز افزایش داد، اما در جریان بایاس معین ولتاژ موثر بالاتر به معنی ترارسانایی کم می باشد، بنابراین عدد نویز و توان مصرفی افزایش یافته و بهره تبدیل کاهش می یابد، به همین دلیل در طراحی ولتاژ- پایین تضاد بین خط سانی و بهره میکسر اغلب مشکل آفرین است. در سالهای اخیر میکسر های فعالی جهت استفاده در پهنای باند گسترده مورد بررسی قرار گرفته و تکنیک هایی جهت حذف اعوجاج مرتبه دو و سه و در نتیجه رسیدن به iip2 و iip3 بالا ارائه گردیده است. این در حالی است که خط سانی بالای میکسر ها در مقابل از دست دادن بهره، افزایش عدد نویز و توان مصرفی می باشد، از این رو رسیدن به این مهم بسیار چالش انگیز است. با توجه به مطالب فوق، طراحی یک میکسر توان پایین با پهنای باند وسیع، بسیار خطی و کم نویز برای گیرنده فراپهن باند، مسئله بسیار پیچیده ایست که راه را برای ارائه ایده های جدید باز می گذارد. بنابراین در این پروژه، یک مخلوط کننده جدید فراپهن باند با قابلیت خطی سازی بالا و توان کم جهت استفاده درگیرنده rf front-end فراپهن باند، سیستم های رادار و گیرنده های بی سیم ارائه خواهد شد. این میکسر توازن دوگانه فعال که بر مبنای توپولوژی سلول گیلبرت می باشد، با تکنولوژی cmos پیاده سازی می شودو بهره تبدیل تقریبا یکنواختی بر روی رنج وسیعی از فرکانس ورودی به منظور کاهش نویز طبقات بعدی گیرنده دارا می باشد و همچنین جهت دستیابی به مشخصه بسیار خطی، هارمونی ها و مولفه های مزاحم خارج از باند در سیگنال ارسالی را به اندازه کافی حذف و از اثرات متقابل آنها جلوگیری می نماید.

مطالب گفته شده در این پایان نامه بر مبنای طراحی، تحلیل و بهینه سازی تقویت کننده کم نویز cmos فراپهن باند است. در ابتدا، مفاهیم بنیادین تقویت کننده کم نویز تشریح می شود و سپس براساس مقالات مروری، تقویت کننده هایی معرفی شده اند. در مدار طراحی شده اول، یک تقویت کننده در محدوده ghz 18 با استفاده از تکنولوژیcmos 0.13 µm معرفی شده است. در تقویت کننده طراحی شده، از ساختار کاسکود یک طبقه همراه با سلف در سورس ترانزیستور استفاده شده است. سپس، دو الگوریتم ژنتیک و تبرید شبیه سازی شده برای بهینه سازی اعمال شده است. به کمک این دو الگوریتم و شبیه ساز مداری، روش های مداری شبیه سازی شده باعث بهینه شدن خواص الکتریکی همانند پارامترهای پراکندگی و شاخص نویز می شوند. همچنین مدار با تغذیه v 1.2، جریان ma 12 را تولید می کند. تقویت کننده برای s21، مقدار db 17.62 را در فرکانس مرکزی ghz 17.49 تولید می کند. نتایج بهینه شده ژنتیک نشان می دهد که شاخص نویز در فرکانس کار مورد نظر db 1.8 است. برای p1-db، oip3 و iip3 نیز به ترتیب مقادیر dbm 8- ، dbm 23+ و dbm 11+ بدست آمده است. در مدار دوم، تقویت کننده کم نویز فراپهن باند جدیدی با استفاده از ساختار جریان دوباره بازیابی شده و قرار دادن سلف در سورس ترانزیستور طراحی شده است. با استفاده از این ساختار همانند مدار قبلی الگوریتم های ژنتیک و تبرید شبیه سازی شده مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک نشان می دهد که s21 بیشتر از db 25 و شاخص نویز بین 2 تا 3 برای فرکانس کاری بین 3.1 تا 10.6 گیگاهرتز بدست آمد. توان مصرفی نیز mw 18 بدست آمد. نتایج شبیه سازی همچنین برای iip3، oip3 و p1-db به ترتیب مقادیر dbm 2 ، dbm 30 و dbm -18 را نشان می دهند. همچنین، مقادیر s22، s11 و s12به ترتیب کمتر از db -10 و db -100 حاصل شد.

در این پایان نامه دو روش جدید نهان نگاری برای تصاویر و دنباله ویدئو ارائه شده است. تمرکز اصلی روشهای مذکور در استفاده از دنباله های آشوبناک در طراحی سیستم ها، برای نهان نگاری مطمئن و مقاوم می باشد. از ویژگی های بارز دنباله های آشوبناک، که استفاده از آنها را در نهان نگاری مناسب ساخته، میتوان به حساسیت به شرایط اولیه اشاره کرد. با استفاده از دنباله های آشوبناک، ارتقاء امنیت نهان نگاری براحتی امکان پذیر است. روش پیشنهادی اول برای تصاویر و در حوزه مکان ارائه شده است. که در نهایت به نهان نگاری ویدئو تعمیم داده می شود. در این روش، نشانه را در یک دنباله آشوبناک پوشانیده، سپس با تغییر مقادیر روشنایی پیکسل های سیگنال میزبان، عملیات نهان نگاری صورت می پذیرد. در روش دوم، از دنباله های آشوبناک در راستای تحقق دو هدف تولید نشانه و تعیین موقعیت های نهان نگاری بهره گرفته ایم. در این روش، نهان نگاری را در حوزه تبدیل موجک انجام داده و برای حفظ کیفیت و مقاومت روش، تنها ضرایب موجک زیر باند hl2 را در طول نهان نگاری تغییر می دهیم. در انتها مقاومت روش ها را در برابر حملات سنجیده و عملکرد روش ها، با برخی از روش های موجود، ارزیابی شده اند. نتایج مقایسه گویای مقاومت بالای روش های پیشنهادی هستند و آشکارا، برتری روش های پیشنهادی، نسبت به روش های مورد رقابت را نشان می دهند.

آنتن شکافدار ساختاری تشعشع کننده است که از یک شکاف کوچک روی یک صفحه هادی با ابعاد وسیع تشکیل میگردد. یکی از انواع آنتنهای شکافدار، آنتن شکافدار موجبری است که در آن شکافها روی دیوارههای یک موجبر، که غالباً مستطیلی است، ایجاد میگردند. در این پایان نامه، ابتدا با مفاهیم کلی موجبرهای مستطیلی و شکافهای تشعشع کننده آشنا میشویم. در ادامه چندین ساختار متداول برای تشعشع توان الکترومغناطیسی، با پلاریزاسیونهای خطی و دایروی، از موجبرهای مستطیلی، مورد تجزیه و تحلیل و شبیه سازی قرار میگیرند. در پایان ضمن بررسی این ساختارها و شناخت ویژگیها و معایب آنها، ساختاری جدید برای تشعشع امواج الکترومغناطیسی با پلاریزاسیون دایروی پیشنهاد میگردد. این ساختار در محیط نرم افزار cst microwave studio شبیه سازی شده و نتایج این شبیه سازیها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. در آخر خصوصیات تشعشعی این ساختار جدید در کنار ساختارهای متداول برایتشعشع با پلاریزاسیون دایروی، مورد مقایسه قرار میگیرد. عنصر تشعشع کننده جدید ارائه شده در این پایان نامه، از یک موجبر مستطیلی و یک تشدیدکننده برای تشعشع با پلاریزاسیون دایروی استفاده میکند.ساختار از یک شکاف x شکل و یک شکافv شکل که به ترتیب روی دیواره عریض موجبر و دیواره جانبی تشدیدکننده قرار دارند، تشکیل شده است.شکاف x شکل در نقطه ای روی دیواره عریض موجبر ایجاد میگردد که در آن نقطه، مولفه های طولی و عرضی جریان سطحی روی دیواره موجبر همدامنه میباشند. میدان ایجاد شده درون شاخه های شکاف xبه شاخه های شکاف v شکل منتقل میگردد.شاخه های شکاف v شکل بر هم عمود بوده و میدانهای الکتریکی آنها دارای 90 درجه اختلاف فاز میباشند. بنابراین میدان راه دور تشعشع شده از این شکاف دارای پلاریزاسیون دایروی خواهد بود. در طراحی آنتن، ارتفاع موجبر و تشدیدکننده را میتوان به گونه ای انتخاب کرد که، مجموع آنها کمتر از نصف طول موج فضای آزاد باشد. بنابراین برای ساخت یک آرایه دوبعدی میتوانیم آرایه های خطی را با فواصل ?/2 کنار یکدیگر قرار دهیم و آرایه ای دوبعدی تشکیل دهیم که، فاصله بین عناصر آن در راستای عمود برموجبرها، برابر با نصف طول موج فضای آزاد گردد. در نتیجه، آرایه دوبعدی حاصل هیچ گلبرگ فرعی بزرگی در الگوی تشعشعی خود نخواهد داشت.

در علوم فیزیکی و مهندسی بسیاری از مسائل وجود دارند که بر اساس روش های تئوری و آنالیتیک نمی توان پاسخی به صورت فرم بسته برای آن ها پیدا کرد . معمولاً مسائل کاربردی که ساختارهای متنوعی دارند از این دسته اند . بنابراین برای یافتن جواب این مسائل به ناچار می بایست از روش های عددی کمک گرفت . روش های عددی سابقه ی طولانی دارند اما با اختراع کامپیوتر حل مسائل با روش های عددی بسیار راحت شد و در نتیجه توجه دانشمندان به این روش ها بیشتر شد. تاکنون روش های عددی زیادی پیشنهاد شده اند و درمسائل مختلف مورد استفاده قرار گرفته اند و در حقیقت راهگشای علوم طبیعی بوده اند . اهمیت این روش ها در پیشبرد مسائل عملی باعث شده روز به روز توجه بیشتری به آن ها شود و روش های جدید بهینه پیشنهاد شوند و یا روش های قبلی به نوعی کامل شوند . یکی از ابتدایی ترین روش های عددی روش تفاضل محدود (finite difference) می باشد که استفاده زیادی از آن شده است . تاکنون نرم افزارهای متعددی بر پایه این روش تولید شده و به صورت تجاری مورد استفاده قرار گرفته است . با این که کارایی چنین روشی کاملاً به اثبات رسیده اما تلاش برای ارائه روش های جدیدکه کارایی بهتری داشته باشند ادامه داشته است . بعد از آن روش های زیادی ارائه شده اند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به روش ممان (moment method) یا روش المان محدود (finite element) اشاره کرد. هر کدام از این روش ها ویژگی های خاص خود را دارند. متناسب با شرایط مسئله می توان از یکی از آن ها استفاده کرد. مثلاً روش المان محدود برای استفاده در مسائلی که ساختار فیزیکی پیچیده ای دارند ارائه شده است در حقیقت این روش به خاطر نقصان روش های دیگر در مدل کردن ساختارهای پیچیده مطرح شده است و حقیقتاً کارایی آن در ساختارهای پیچیده به اثبات رسیده است. اما المان بندی ساختارها با این روش بسیار دشوار و زمان بر می باشد و به همین خاطر دسته ی جدیدی از روش های عددی مطرح شدند که در آنها نیازی به المان بندی ساختار نمی باشد بنابراین ساختارهای پیچیده را به راحتی با این روش می توان مدل کرد و در زمان محاسبات تا حد زیادی صرفه جویی کرد. روش های بدون مش غالباً در سه مرحله انجام می شوند : 1–گسسته سازی دامنه محاسیاتی بوسیله تعدادی نقطه که به آن ها گره هم می گویند. این نقاط باید دامنه مسئله و مرزها را کاملاً مشخص کنند و در مسائل عملی معمولاً این نقاط به صورت غیریکنواخت در دامنه پخش می شوند (برای کارآیی بیشتر). 2–متناسب با هر نقطه یک تابع تقریب (shape function) تولید می شود که در حقیقت این توابع شکل بر اساس مقدار تابع مجهول در محل نقاط ، مقدار تابع را تخمین می زند. این مرحله از مهم ترین قسمت های روش بدون مش می باشد. یافتن تابع تقریب مناسب هم روی دقت روش و هم روی نحوه پیاده سازی و زمان محاسباتی روش تأثیر می گذارد . 3– پیاده سازی معادله دیفرانسیل مربوطه بر روی گره ها بر اساس توابع تقریب (بطور کلی این مرحله به دو صورت فرم قوی و فرم ضعیف قابل اجرا می باشد که درباره ی آن به طور مفصل در این پایانه بحث می شود.). تفاوت نسخه های مختلف روش های بدون مش به تفاوت نحوه اجرای هرکدام از این مراحل بر می گردد . هر کدام از این نسخه ها مزایا و معایب خاص خود را دارند که با گذشت زمان تعدادی از آن ها به خوبی تصحیح شده اند ومعروفیت بیشتری پیدا کرده اند. برای مثال در سال های اخیر تولید توابع تقریب به روش rpim (radial point interpolation method ) بسیار مورد توجه قرار گرفته است به گونه ای که اکثر کارهای جدید بر اساس این روش انجام می شوند. دراین پایان نامه ابتدا در فصل اول مختصری درمورد روش های عددی مورد استفاده از الکترومغناطیس محاسباتی بحث می شود. تفاوت روش های متداول بیان می شود و روش بدون مش معرفی می شود . در فصل دوم به بررسی تعدادی از روش های معروف درتولید توابع تقریب می پردازیم و ویژگی های هر کدام از روش ها را بررسی می کنیم. شرایط خاصی که برای توابع تقریب ضروری است بیان می شود و نقاط ضعف و قوت آن ها برجسته می شود. فصل سوم به نحوه ی فرمول بندی روش های بدون مش اختصاص دارد. معادله دیفرانسیل را به دو صورت فرم ضعیف و فرم قوی می توانیم درون گره ها گسسته کنیم. این دو روش به صورت کامل تشریح می شوند و ویژگی های هر کدام بیان می شود. سپس انواع معادلات دیفرانسیلی را که در حل مسائل الکترو مغناطیس با آنها روبرو هستیم با فرم ضعیف گسسته می کنیم ومثال هایی را مطرح می کنیم و با استفاده از روش های بدون مش به حل آن ها می پردازیم . در فصل چهارم دو روش جدید برای تولید توابع تقریب پیشنهاد می دهیم و نشان می دهیم این دو روش در حالی که تقریب قابل قبولی دارند، زمان محاسباتی را تا حد زیادی کاهش می دهند . کارایی این توابع شکل را درمثال های متعدد مورد ارزیابی قرار می دهیم و جواب بدست آمده را با جواب بدست آمده از روش های معمول مقایسه می کنیم دراین مثال ها سعی شده تنوع زیادی وجود داشته باشد تا تمامی شرایط عملی ممکن منظور شود وکارایی روش پیشنهادی درشرایط دشوار نیز به اثبات برسد. و در نهایت در فصل پنجم یک تکنیک ویژه برای اعمال ناپیوستگی در توابع تقریب پیشنهادی ارائه می کنیم . که مناسب وضعیت تابع تقریب پیشنهادی می باشد همچنین یک روش برای محاسبه انتگرال ها به صورت نقطه ای مورد بررسی قرار می گیرد تا روش بدون مش کامل شود .

در تعداد زیادی از چیپ های vlsi، توان مصرفی سیستم کلاکینگ شامل شبکه ی توزیع کلاک و فلیپ فلاپ ها می‏ شود که غالباً قسمت بزرگی از کل توان مصرفی یک چیپ می باشند. در این پایان نامه به طراحی فلیپ فلاپ های جدید با توان مصرفی کم و کارایی بالا پرداخته شده است. در فصل اول ضرورت و انگیزه ی این کار بیان شده است. در فصل دوم مهم ترین فلیپ فلاپ های دیگران شرح داده شده است. در فصل سوم اولین فلیپ فلاپ پیشنهادی ارائه و با جدیدترین و مهم ترین فلیپ فلاپ ها مقایسه شده است و مشاهده شد که در تکنولوژی 65nm فلیپ فلاپ پیشنهادی در فعالیت دیتای 50% به طور میانگین نسبت به دیگر فلیپ فلاپ های مورد مقایسه، 19% کاهش توان مصرفی و 32% کاهش تأخیر دارد. در فصل چهارم دومین فلیپ فلاپ پیشنهادی طراحی و تکنیک گیت کردن کلاک در آن استفاده شده است. فلیپ فلاپ پیشنهادی دوم در تکنولوژی 32nm شبیه سازی شده است و در فعالیت دیتای 50% به طور میانگین میزان درصد کاهش توان مصرفی و تأخیر به ترتیب برابر با 18% و 6% بود. در فصل پنجم معرفی و تحلیل سومین فلیپ فلاپ پیشنهادی آورده شده است. این فلیپ فلاپ تنها از 14 عدد ترانزیستور تشکیل شده است و در تکنولوژی 65nm به طور میانگین در فعالیت دیتای 50%، 19% صرفه جویی در مصرف توان و 10% کاهش تأخیر نسبت به دیگر فلیپ فلاپ ها دارد. هر سه فلیپ فلاپ پیشنهادی نیز نسبت به دیگر فلیپ فلاپ ها توان نشتی کمتری دارند.

در تحقیق حاضر، جهت بررسی و ارزیابی نویز هم شنوایی ، به مطالعه ساختارهای مختلف پرداخته شده و اثر پارامترهای مداری مختلف، از جمله طول اتصالات میانی ، اندازه خازن های بار و درایورها بر نحوه تغییر ولتاژ نویز هم شنوایی مورد مطالعه قرار گرفت. با مطالعه خازن های بار و اندازه درایورها مشخص شد، افزایش اندازه خازن بار اتصالات میانی و درایور خط قربانی نویز هم شنوایی را کاهش داده ولی افزایش اندازه درایور خط مهاجم موجب افزایش در ولتاژ نویز هم شنوایی می شود. در ادامه ی تحقیق ساختارهایی مورد بررسی قرار گرفتند که تا کنون مطالعه جامعی در باره آن ها انجام نگرفته است. در ابتدا، ساختار زوج اتصالات میانی با خط قربانی کوتاه تر نسبت به خط مهاجم در نظر گرفته شد. مکان خط قربانی نسبت به خط دیگر جابجا شده و اثر این جابجایی مکانی بر ولتاژ نویز هم شنوایی بررسی شد. با بررسی های جامع مشخص شد با تعیین بهینه پارامترهای مداری، اگر خط قربانی در انتهای خط مهاجم قرار بگیرد ولتاژ تزویج تا 86% کمتر از حالتی خواهد بود که این خط در ابتدای خط مهاجم قرار داشته باشد. زوج اتصالات میانی در ساختار دیگر دارای طول یکسان هستند ولی تنها در قسمت کوچکی از طول، با یکدیگر هم پوشانی دارند. با مطالعات گسترده ای که درباره این ساختار انجام گرفت مشخص شد، اگر اندازه پارامترهای مداری بهینه انتخاب شوند، ولتاژ تزویج هنگامی که خط قربانی جلوتر از خط مهاجم قرار داشته باشد تا 92% کمتر از حالتی خواهد بود که خط قربانی عقب تر از خط دیگر قرار بگیرد. یکی دیگر از مواردی که در تحقیقات در نظر گرفته نشده است، اثر جهت درایو شدن خط مهاجم بر ولتاژ تزویج می باشد. پیرو این موضوع در انتهای این تحقیق ساختاری شامل دو خط مهاجم با طولی برابر نصف طول خط قربانی در نظر گرفته شده و با تغییر جهت درایو شدن خطوط مهاجم، اثر آن بر ولتاژ تزویج مورد بررسی قرار گرفت.

در این تحقیق ابتدا به معرفی روش های مختلف بافرگذاری و هم چنین روش های با سوئینگ کم در اتصالات میانی سراسری پرداخته شد. در ابتدا به بررسی روابط تأخیر خط بافرگذاری شده در حالت های بافرگذاری یکسان و افزایشی با در نظر گرفتن اندوکتانس خط پرداخته شد و نتایج بدست آمده در هر تکنولوژی با حالتی که اندوکتانس در نظر گرفته نشود مقایسه شد. در پایان با مقایسه حالت های مختلف و محاسبه تأخیرها در همه تکنولوژی های بررسی شده نشان داده شد که استفاده از روش بافرگذاری افزایشی نسبت به بافرگذاری با سایزهای یکسان از نظر تأخیر در هر دو حالت rc و rlc ارجحیت دارد. هم چنین تأخیر در حالت rlc برای هر دو نوع بافرگذاری یکسان و افزایشی نسبت به حالت rc همواره مقدار بیشتری دارد. به عبارت دیگر وقتی خط را rc در نظر می گیریم و از اندوکتانس خط صرف نظر می کنیم در واقع مقداری از تأخیر خط را در نظر نمی گیریم و بنابراین تأخیر کمتری حاصل می شود. در ادامه یک روش ترکیبی از دو روش سیگنالینگ با سوئینگ کم و بافرگذاری معرفی شد. بدیهی است با استفاده از سیستم فرستنده-گیرنده با سوئینگ کم می توان، توان مصرفی خط را کاهش داد که شبیه سازی های انجام شده نیز موید این مطلب می باشند. با شبیه سازی به کمک نرم افزار hspice نشان دادیم که استفاده از سیستم فرستنده-گیرنده با سوئینگ کم مذکور باعث کاهش توان خط نسبت به حالتی که خط به تنهایی در نظر گرفته شود می گردد. هم چنین از بافرگذاری خط برای کاهش تأخیر استفاده کردیم. به عبارت دیگر برای کاهش تأخیر مدار فرستنده-گیرنده در نظر گرفته شده، خط مابین آن ها را بافرگذاری کردیم و نشان دادیم که برای تکنولوژی های مختلف از 45 نانومتر تا 130 نانومتر، با ترکیب استفاده از فرستنده-گیرنده با سوئینگ کم و بافرگذاری خط می توان تأخیر را کاهش داد. بنابراین به طور خلاصه در همه تکنولوژی های بررسی شده، با ترکیب این دو روش توان و تأخیر کل سیستم فرستنده-گیرنده با سوئینگ کم نسبت به حالتی که خط به تنهایی در نظر گرفته شود کاهش می یابد. با مقایسه جدول های به دست آمده برای تکنولوژی های مختلف، مشاهده می شود که بهبودی حاصل ضرب تأخیر در توان سیستم برای تکنولوژی های 130 نانومتر و 45 نانومتر بیشتر و برای تکنولوژی های 90 نانومتر و 65 نانومتر کمتر می باشد. به طور خلاصه در این تحقیق همان طور که در فصل های چهارم و پنجم بحث شد در دو حوزه مختلف کارهای جدیدی انجام شد که در مقالات و کارهای قبلی دیده نمی شود که عبارتند از مدلسازی روابط تأخیر خط بافرگذاری شده در حالت های بافرگذاری یکسان و افزایشی با در نظر گرفتن اندوکتانس خط در حالی که روابط تأخیر در روش بافرگذاری، معمولاً در حالت rc در مقالات مختلف دیده می شود. در ادامه برای کاهش تأخیر و توان خط نسبت به حالتی که خط به صورت منفرد استفاده شود یک روش ترکیبی شامل بافرگذاری یکسان خط و روش سیگنالینگ با سوئینگ کم مطرح شد. با شبیه سازی های مختلف نشان دادیم که با استفاده از این روش ترکیبی علاوه بر کاهش توان خط نسبت به حالت خط منفرد که به دلیل استفاده از روش سیگنالینگ با سوئینگ کم دور از انتظار نیست با استفاده از بافرگذاری خط مابین فرستنده و گیرنده سیستم با سوئینگ کم می توان تأخیر خط را نیز کاهش داد.

امروزه ارتقای شبکه های مخابراتی بی سیم ازجایگاه ویژه ای برخوردار است و به طرزی روزافزون رو به گسترش می باشد. در طراحی شبکه های نوین مخابراتی، عمده تلاش ها تا به حال بر روی روش های مدولاسیون وکدینگ متمرکز بوده است. اما بخشی که اخیراً مورد توجه قرار گرفته است، تکنولوژی های مرتبط با آنتن های آرایه ای هوشمند می باشد. استفاده ازآنتن-های هوشمند یا به عبارت دیگر فیلترینگ فضایی بین کاربرانی که از یک باند فرکانسی مشترک استفاده می کنند، تمایز ایجاد می کند. آنتن های هوشمند با شکل دهی پرتو باعث حذف تداخل و افزایش sinr(signal to interference and noise ratio) می شوند. هدف این پایان نامه ارائه یک روش جدید شکل دهی پرتو وفقی باند پهن فضا- زمان با استفاده از توابع متعامد است. بدین منظور در ابتدا مروری جامع بر فعالیت های انجام شده در زمینه شکل-دهی پرتو باند پهن خواهد شد. در ادامه به دلیل استفاده از توابع متعامد لاگر در طراحی شکل-دهنده پرتو پیشنهادی، در فصلی مجزا توابع و فیلترهای لاگر به عنوان یکی از توابع متعامد مهم در مبحث پردازش سیگنال ها و سیستم ها به طور کامل معرفی و تجزیه و تحلیل شده اند. فیلترهای لاگر از توابع متعامدی با همین نام استخراج شده و فیلتر های با پاسخ ضربه نامحدودی (iir) هستندکه دارای تنها یک قطب می باشند. استفاده از فیلترهای لاگر موجب کاهش تعداد ضرایب و حجم محاسباتی و نیز افزایش عمق نال ها(null) در محل تداخلات در مقایسه با شکل دهنده پرتو فضا- زمان متداول با فیلترهای fir خواهد شد. از طرف دیگر این روش به دلیل محاسبه off-line تنها قطب موجود درساختار فیلترهای لاگر برخلاف دیگر شکل دهنده های پرتو با فیلترهای iir دچار حجم محاسباتی بالا برای وفقی سازی قطب ها نمی شود. همچنین بدلیل پایداری ذاتی فیلترهای لاگر، مشکل ناپایداری قطب ها برخلاف روش های iir موجود وجود نخواهد داشت. از مزایای دیگر روش ارائه شده می توان به هموار بودن پاسخ فرکانسی در تمام بازه فرکانسی و سرعت همگرایی بالای روش ارائه شده با فیلترهای لاگر در فرآیند وفقی سازی بردار وزن ها اشاره کرد. درنهایت شکل دهنده پرتو ارائه شده به دلیل استفاده از پردازش وفقی در محاسبه بردار وزن های آرایه، قادر به ردیابی (tracking) سیگنال جهت مطلوب در تغییر ناگهانی آن به جهات مختلف می باشد.

سرعت تراشه های vlsi توسط تاخیر سیگنال در خطوط اتصالات میانی به شدت محدود می شود. بررسی ساده نشان می دهد که بهبود اساسی سرعت امکان پذیر می شود وقتی که از روش سیگنال رسانی مد جریان بجای سیگنال رسانی مد ولتاژ رایج استفاده کنیم. ویژگی این روش این است که از مدارات مد جریان با مقاومت کم برای کاهش حیرت آور سطح امپدانس و نوسان ولتاز روی اتصالات میانی استفاده می شود. این امر به کم شدن تاخیر و توان در مدارات منجر می شود. برای افزایش سرعت مدارات و کاهش توان آنها ، شاخص انرژی × تأخیر بعنوان معیار در نظر گرفته می شود. در این کار دو طرح ارائه می شود که اولی برای کاهش توان استاتیک در مدار گیرنده و دومی کاهش نوسان ولتاژ روی اتصال میانی می باشد. نتایج نشان می دهد که تکنیک های جدید شاخص انرژی × تأخیر را در مقایسه با سیگنال رسانی مد جریان رایج کاهش می دهند.

روند پیشرفت تکنولوژی های ساخت مدارات مجتمع همواره در مسیر پیچیده تر شدن مدارها و افزایش توان محاسباتی در آن ها بوده است. این امر سبب شده است مدارهای ساخته شده چگالی بالاتری داشته باشند. اولین مشکلی که تعداد بالای ترانزیستور بوجود می آورد توان مصرفی بالاست. از این رو اعمال روش هایی برای کاهش و کنترل توان مصرفی در مرحله طراحی و بعد از آن مهمترین مسائل پیش روست. این پایان نامه با بررسی عوامل موثر بر توان مصرفی و مورد تحلیل قرار دادن راهکارهای موجود، به معرفی مدار نظارت و کنترلی جدیدی جهت کاهش توان مصرفی در حالت فعّال و غیر فعّال مدارات خواهد پرداخت. در مدار پیشنهادی ارائه شده، برای حالت غیر فعّال با استفاده از تکنیک بایاس بدنه پویا و اعمال بایاس معکوس به بدنه ترانزیستورها، کاهش جریان نشتی و کاهش چشمگیر توان مصرفی را خواهیم داشت. در حالت فعّال از تکنیک کاهش ولتاژ تغذیه و بایاس بدنه پویا بهره گرفته شده است. در این حالت توان مصرفی مدار، با نظارت هم زمان سرعت، کاهش خواهد یافت. مدار پیشنهاد شده علاوه بر تأثیر قابل ملاحظه بر توان مصرفی مدارات، توان مصرفی افزوده بسیار پایینی را به آن ها اعمال خواهد کرد.

مبدل های آنالوگ به دیجیتال دلتا-سیگما یکی از بلوک های سازنده و مهم در کاربردهای صوتی است. در مبدل های آنالوگ به دیجیتال، نسبت سیگنال به نویز و تعداد بیت موثر در خروجی از مهمترین پارامترهای تعیین کننده عملکرد مبدل هستند. مبدل های دلتا-سیگما با استفاده از دو تکنیک بیش نمونه برداری و شکل دادن نویز، نسبت سیگنال به نویز بالایی به دست می دهند و برای تکنولوژی جدید مناسب می باشند. یکی دیگر از راه های افزایش نسبت سیگنال به نویز در مبدل های آنالوگ به دیجیتال، مقیاس گذاری ضرایب دلتا-سیگما می باشد. از طرفی ضرایب مدولاتور به شدت به همدیگر وابسته هستند و تغییر ناچیز در یکی از ضرایب ممکن است باعث عملکرد اشتباه مدولاتور شود. در نتیجه ضرایب مدولاتور اهمیت زیادی دارد و باید تمامی ضرایب همزمان با هم و توسط الگوریتم های بهینه سازی مقیاس گذاری شوند. بدین منظور، در این پایان نامه، به شبیه سازی چند مدولاتور و بهینه سازی ضرایب با استفاده از الگوریتم جستجوی گرانشی پرداخته شده است. مدولاتور های ciff از مرتبه دوم تا چهارم و cifb مرتبه دوم و سوم، در نرم افزار متلب شبیه سازی شده اند. فرکانس سیگنال ورودی 20 کیلوهرتز و دقت مدولاتور 18 بیت در نظر گرفته شده است که برای کاربردهای صوتی مناسب است. با توجه به محدودیت کلاک، نرخ بیش نمونه برداری 128 در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده تاثیر مثبت این الگوریتم در بهینه سازی مدولاتور دلتا-سیگما می باشد. به عنوان مثال، برای مدولاتور ciff مرتبه سوم، قبل از بهینه سازی نسبت سیگنال به نویز حدود 124 دسی بل و تعداد بیت موثر در خروجی 20 بیت است و پس از بهینه سازی نسبت سیگنال به نویز حدود 154 دسی بل و تعداد بیت موثر در خروجی 25 بیت می باشد که بهبود 24 درصدی در نسبت سیگنال به نویز و افزایش 5 بیتی تعداد بیت خروجی را نشان می دهد.

تکنولوژی ultra-wideband از خانواده مخابرات بیسیم است که برای مسافت های کوتاه قادر است نرخ انتقال بالای داده را با توان مصرفی پایین فراهم آورد. این ویژگی باعث محبوبیت این تکنولوژی شده و توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. تقویت کننده کم نویز از مهمترین قسمت های یک گیرنده ی مخابراتی بشمار می رود که پس از آنتن و فیلتر قرار می گیرد. وظیفه اصلی تقویت کننده کم نویز تقویت سیگنال ورودی است. نویز طبقه اول نقش بسزایی در نویز کلی گیرنده دارد. بنابراین این تقویت کننده ها بایستی حداقل نویز ممکن را داشته باشند. به همین سبب این تقویت کننده ها به تقویت کننده های کم نویز مشهورند. در این پایان نامه دو مدار جدید برای تقویت کننده کم نویز باند گسترده (uwb) پیشنهاد شده است. هر دو مدار پیشنهادی، علاوه بر داشتن بهره بالا و عدد نویز کوچک، توان مصرفی پایینی نیز دارند. در ساختار مدار اول با تضعیف و حذف نویز فرکانس بالای تقویت کننده سورس مشترک، با کمک سلف موازی در ورودی، دستیابی به عدد نویز کوچک امکان پذیر است. در ساختار مدار پیشنهادی دوم، علاوه بر دستیابی به مشخصات ذکر شده، محدودیت ولتاژ منبع تغذیه نیز در نظر گرفته شده است. این ساختار به گونه ای است که می تواند در کاربردهایی که نیاز به منابع ولتاژ پایین دارند مورد استفاده قرار گیرد. ساختار پیشنهادی، ساختار نوینی است که با انتخاب صحیح مقادیر المان های آن داشتن بهره بالا و عدد نویز کوچک امری ممکن است.

نیاز روز افزون به سرعت انتقال داده ی بالاتر مهمترین عامل در طراحی سیستمهای ارتباطی مدرن است. افزایش سرعت انتقال داده در مقابل، سیستمهای ارتباطی را به داشتن پهنای باند وسیع تر مجبور می کند، بطوریکه دیگر مشخصه های موثر در طراحی مانند هزینه، سایز تراشه و توان مصرفی در نظر گرفته شوند. از سوی دیگر در ارتباطات مخابراتی، پروتکل های مختلفی معرفی شده است. جدیدترین آنها پروتکل wimax است که در سال 2001 معرفی شد. دو باند فرکانسی برای این پروتکل ghz 11-2 و ghz 66-10 است. از این رو طراحی تقویت کننده ایی سازگار با این پروتکل ضروری به نظر می رسد. رهیافتی برای طراحی سیستم های ارتباطی با پهنای باند بالای مورد نظر، استفاده از مدارهای مجتمع توزیع شده است. از آنجا که در دهه های گذشته، بلوک های سازنده ی rf باند باریک در طراحی سیستم های روی تراشه بطور روز افزونی در فناوری cmos ساخته می شوند، تحقیقات با نگرشی بر امکان پیاده سازی فرستنده-گیرنده های پهن باند در این فناوری شروع شده است. ارتباطات نوری پر سرعت با فرکانس کاری تا حدود 40 گیگا هرتز و سیستم های بی سیم فرا پهن باند با فرکانس کاری بین 3 – 10 ghz نمونه هایی از کاربردهای پهن باند هستند. فناوری cmos هزینه ساخت کمتر و سطح مجتمع سازی بالاتر را نسبت به دیگر فناوری های ساخت ارائه می دهد. در این تحقیق، بر طراحی تقویت کننده باند پهن – اساسی ترین بلوک سازنده در سیستم های پر سرعت کابلی و بی سیم مخابراتی – با ضرب بهره در پهنای باند بالا و توان مصرفی کم تمرکز می کنیم. تکنیکی بسیار مناسب، تقویت توزیع شده، با پهنای باند ذاتی بالا، نزدیک به فرکانس قطع ترانزیستورها، به کار گرفته شده است. هرچند، پیاده سازی تقویت کننده های توزیع شده در فناوری cmos چالش هایی مانند تضعیف بهره ناشی از اتلاف سلف های روی تراشه، اشغال فضای بیشتر، و شاخص نویز بزرگتر را تحمیل می کند. در ادامه ی این تحقیق این مشکلات به شرح زیر بررسی می شوند. سلف های روی تراشه، به عنوان ضروری ترین بخش خطوط انتقال گیت و درین تقویت کننده های توزیع شده، با افزایش فرکانس، توان بیشتری را در بستر سیلیکون و به علاوه در اتصال های فلزی مصرف می کند و موجب کاهش بهره و برهم زدن تطبیق امپدانس ورودی و خروجی می شود. استفاده از مدارهای فعال امپدانس منفی می تواند در جبران این اثر و بهبود بهره نقش به سزایی را ایفا کند. از این رو با طراحی دو سلول بهره، دو تقویت کننده توزیع شده با ضرب بهره در پهنای باند مناسب و توان مصرفی کم طراحی شده است. تقویت کننده پیشنهادی اول، تقویت کننده توزیع شده 4 طبقه که مقادیر بهره db 12 و پهنای باند ghz 23 و توان مصرفی mw 33 را حاصل از شبیه سازی بدست آورده است. تقویت کننده توزیع شده پیشنهادی دوم در 2 طبقه و به منظور افزایش بهره در تقویت کننده اول، با بهره گیری از ساختار سلول بهره تقویت کننده و ایجاد سلول بهره جدید به کمک آن طراحی و شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که تقویت کننده توزیع شده دوم دارای بهره db 21 در پهنای باند ghz 11 و توان مصرفی ناچیز mw 5/9 می باشد.

تقریبا در تمامی سیستم های پردازش سیگنال از فیلترهای آنالوگ استفاده می شود. حتی در سیستم های پردازش دیجیتال، حداقل یک فیلتر آنالوگ وجود دارد. بنابراین بهبود کارایی فیلتر از جمله توان مصرفی و ایجاد قابلیت هایی جدیدی به فیلتر مانند برنامه پذیر بودن، در طراحی مدارهای الکترونیکی بسیار مهم است. هدف اصلی این تحقیق طراحی فیلتری (فیلترهایی) است که ویژگی های آن قابل برنامه ریزی یا کنترل باشد. کنترل ویژگی های فیلتر توسط چند بیت انجام می شود به این صورت که مقدار المانها یا محل المانها در فیلتر را کنترل می کنیم. ابتدا با استفاده از چند بیت، خازن شبیه سازی شده توسط سلول چند برابر کننده جریان و در نتیجه فرکانس قطع آن کنترل می شود. سپس با استفاده از یک بیت محل قرار گرفتن خازن و مقاومت را در یک ساختار gic کنترل کرده و نوع فیلتر را متغیر می سازیم. در نهایت با کنترل مقدار خازنها در توپولوژی mf مرتبه 3 با استفاده از چند بیت تقریب تابع تبدیل فیلتر و فرکانس قطع آن را کنترل خواهیم کرد.

در دسترس بودن یک فیلتر آنالوگ کاملا یکپارچه با کنترل دیجیتالی ضرایب"قابل برنامه ریزی"هدف بسیاری از محققان با توجه به جذابیت های آن بوده که در این زمینه ثابت شده است طراحی یک فیلتر فعال 1 بر اساس مبدل امپدانس عمومی 2 (gic) که با عملکرد عالی شناخته شده یکی از گزینه های بسیار مناسب است. فیلتر gic بصورت فیلترهای آنالوگ ارائه شده که به عنوان رابط بین دنیای دیجیتال و آنالوگ می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این فیلتر ها ثابت کردند غیر حساس به ویژگیهای غیر ایده آل عناصر و تغییرات مقادیر عناصر هستند، حساسیت فعّال و غیر فعّال پایین دارند همچنین در پیاده سازی مدارات vlsi مناسب می باشند . ساخت مداری یکپارچه از سلف ها و مقاومت ها با مشکلات زیادی از جمله ارائه تلورانس بد، گران و نامناسب برای پیاده ساز ی در مقیاس 2 بزرگ روبرو است، در نتیجه با استفاده از عناصر فعال در طراحی gic مقاومت ها و سلف ها توسط شبیه سازی امپدانس های مربوطه آن کنار گذاشته می شوند.از آن جا که در طراحی آنالوگ علاوه بر نیاز به عملکرد صحیح مدار، دقت بالای آن نیز مسله قابل توجهی است، پس باید با بررسی دقیق، فیلتر مناسب را انتخاب نمود. اما تغییر در مقادیر عناصر با دما، فرآیند ساخت و خازن پارازیتی بر عملکرد فیلتر اثر خواهند گذاشت، بسیاری از مشکلات علمی فیلترینگ در طراحی الکترونیک را می توان با هزینه پایین، سهولت در ساخت و به وسیله فیلتر مرتبه پایین فعال حل نمود. در این تحقیق انواع مدارهای فیلتر و بالاخص فیلتر gic بررسی شد همچنین حساسیت پایین مدار فیلتر و قابلیت تغییر مدار بین چند نوع تابع تبدیل و بهبود معماری های قبلی پرداخته شده است.

a phase-locked loop (pll) based frequency synthesizer is an important circuit that is used in many applications, especially in communication systems such as ethernet receivers, disk drive read/write channels, digital mobile receivers, high-speed memory interfaces, system clock recovery and wireless communication system. other than requiring good signal purity such as low phase noise and low spurs from the frequency synthesizers, locking speed is an important design requirement. fast-locking capability is particularly critical for systems demanding frequency working operation. a phase-locked loop (pll) is a closed-loop frequency-control system based on the phase difference between the input clock signal and the feedback clock signal of a controlled oscillator. the main blocks of the pll are the phase frequency detector (pfd), charge pump, loop filter, voltage controlled oscillator (vco), and counters, such as a feedback counter (m), a pre-scale counter (n), and post-scale counters(c). plls align the rising edge of the reference input clock to a feedback clock using the pfd. the falling edges are determined by the duty-cycle specified by the user. the pfd detects the difference in phase and frequency between the reference clock and feedback clock inputs and generates an ?up? or ?down? control signal based on whether the feedback frequency is lagging or leading the reference frequency. these ?up? or ?down? control signals determine whether the vco needs to operate at a higher or lower frequency, respectively. this paper presents a fast-locking technique for phase-locked loops (plls). in this proposed technique, the polarity and magnitude of the phase error at two phase-frequency detectors (pfd) input is continuously monitored during the locking process. first pfd detects the difference between rising edge of reference signal and output signal. second pfd detects the difference between falling edge of reference signal and output signal. the detected phase and frequency error is then coarsely compensated by a proper voltage for voltage control oscillator (vco), that is produced by a programmable charge pump (cp). the proposed method compensates phase and frequency error together and at the same time.

یکی از مباحث داغ و مورد توجه در پردازش تصویر حذف نویز از تصویر بر اساس معادلات انتشار می‎باشد. در سال 2000، کیمل و سوخن الگوریتم جدیدی را بر همین اساس ارائه دادند که به حل معادله انتشار حرارت بر روی رویه تصویر می‎پردازد. این روش یک انتشار غیر یکنواخت را منجر می‎شود. کارایی این الگوریتم بسیار به پارامترهای آن یعنی ? و تعداد تکرار آن وابسته است. در این پایان نامه چند استراتژی جهت تنظیم وفقی پارامترهای این الگوریتم برای دست‎یابی به کارایی بیشتر ارائه شده است. این استراتژی‎ها به ما اجازه می‎دهد که سرعت انتشار را با توجه به محتوای تصویر کنترل کنیم. برای سنجش کارایی الگوریتم‎های پیشنهادی چندین آزمایش و مقایسه انجام شد که نتایج بدست آمده از آن‎ها کارایی روش‎های پیشنهادی را تأیید می‎کنند.

مقدمه عصری را که در آن زندگی می کنیم، به جرأت می توان بیش از هر چیز، عصر پردازش سیگنال ها دانست. سیگنال های مورد پردازش، علیرغم ماهیت گسسته، از دیدگاه ما پیوسته فرض می شوند و طبیعتی آنالوگ به خود می گیرند. تا پیش از آنکه سیستم های دیجیتال پا به عرصه وجود بگذارند، سیگنال ها با تغییراتی از قبیل تغییر سطح، تقویت و یا تضعیف می توانستند به سیستم های پردازشگر وارد شوند. از زمانی که سیستم های پردازشگر دیجیتال*مطرح شده اند، این مسئله نیز به همراه آن مطرح شد که چگونه می توان یک سیگنال آنالوگ را به یک سیستم دیجیتال وارد کرد و به طور متقابل، چگونه باید سیگنال های دیجیتال خارج شده از سیستم های دیجیتال را به دنیای آنالوگ تحویل داد. در اینجا بود که ضرورت ساخت مبدل های آنالوگ به دیجیتال* و دیجیتال به آنالوگ* احساس شد و انواع مختلفی از مبدل ها معرفی شدند. ارائه طرح-های جدید و ایده های نو به منظور بهبود کیفیت این مدارها تا امروز ادامه دارد و به نظر می رسد تا زمانی که سیگنال های آنالوگ و دیجیتال وجود داشته باشند، این مبدل ها به پیشرفت خود ادامه می دهند]1[. بیشتر سیگنال های مورد استفاده جاری به شکل آنالوگ تولید می شوند. چنین سیگنال هائی دارای دامنه متغیر با زمان هستند. صدای انسان یک نمونه از سیگنال های آنالوگ است. سیگنال های آنالوگ براحتی تحت تاثیر نویز قرار می گیرند. زیرا نویز عمدتا به شکل تغییرات دامنه بوجود می آید. لذا، برای محدود کردن و کاهش نویز، مجبور به محدود کردن دامنه سیگنال هستیم. اما وقتی دامنه محدود شود، دامنه سیگنال نیز بریده خواهد شد که این خود منجر به اعوجاج سیگنال می گردد. تکنیک مدرن برای محدود کردن نویز و دوری از اعوجاج، عبارت است از استفاده از سیگنال دیجیتال. سیگنال های دیجیتال عبارتند از پالس هائی با عرض ثابت که در هر لحظه از زمان دارای فقط دو سطح دامنه 0 و 1 هستند. این سیگنال های دیجیتال از سیگنال-های آنالوگ توسط تبدیلی موسوم به تبدیل آنالوگ به دیجیتال بدست می آیند. امروزه مبدل های آنالوگ به دیجیتال به عنوان پل ارتباطی دنیای واقعی کمیت های آنالوگ و دنیای پردازش دیجیتال، نقش کلیدی در بسیاری از سیستم های الکترونیکی، مخابراتی و کنترلی ایفا می کنند]1[. در این سیستم ها، به مبدل های آنالوگ به دیجیتال با دقت بالا نیاز می باشد. به دلیل استفاده از تکنیک های بیش نمونه برداری* و شکل دهی نویز* در مبدل های آنالوگ به دیجیتال دلتا سیگما*، این مبدل ها برای کاربردهای مطرح شده مطلوب می-باشند. مبدل های آنالوگ به دیجیتال دلتا سیگما، با کارایی بالا، در کاربرد هایی که به دقت*و پهنای باند بالا نیاز است، مطلوب می باشند. همچنین مناسب ترین مبدل برای کاربرد های فرکانس بالا می باشند و به دلیل خطی بودن ذاتی، نیاز به فیلتر ضد همپوشانی و پیاده سازی مقاوم کاهش یافته است. هرچند که با معامله سرعت برای دقت، مدولاتورهای دلتا سیگما، با حساسیت کم به عیوب اجزای آنالوگ، کارایی بالایی دارند. مدولاتورهای دلتا سیگما، خطی بودن بالای بالقوه را برای انواع وسیعی از کاربردهای فرکانس رادیویی، پیشنهاد می دهند]2[. در ریاضیات و فیزیک، ? تفاوت یا تغییرات را نشان می دهد در حالیکه ?، مجموع را نشان می دهد. در یک مبدل دلتا سیگما سیگنال ولتاژ ورودی آنالوگ به ورودی انتگرل گیر وصل شده است و یک شیب مطابق با اندازه سیگنال ورودی تولید می کند. این ولتاژ شیب به وسیله یک مقایسه گر* با پتانسیل زمین مقایسه می-شود. این مقایسه گر به عنوان یک مبدل آنالوگ به دیجیتال تک بیتی عمل می کند و بر حسب اینکه خروجی انتگرال گیر مثبت است یا منفی، یک بیت در خروجی تولید می کند، سپس خروجی مقایسه گر از طریق یک فلیپ فلاپ*، حفظ شده و به ورودی دیگر کانال در انتگرال گیر فیدبک* می شود. در این پایان نامه در بخش اول از فصل اول، مفاهیم پایه مربوط به مدولاتور های دلتا سیگما شرح داده شده است. در بخش دوم این فصل، به بررسی خواص غیر ایده ال در مدولاتورهای دلتا سیگما و نحوه شبیه سازی این خواص پرداخته ایم. در فصل دوم مروری بر تحقیقات گذشته خواهیم داشت و انواع ساختارهای ارائه شده برای این مدولاتورها، بررسی و تحلیل می شوند. در فصل سوم نحوه پیاده سازی چندین الگوریتم بهینه سازی روی مدولاتورهای دلتا سیگما شرح داده می شود و یک ساختار کلی ciff به عنوان نمونه، شبیه سازی می شود. در بخش دوم این فصل، الگوریتم پیشنهادی توضیح داده خواهد شد. در فصل چهارم ساختارهای پیشنهادی برای مدولاتورهای دلتا سیگما نمایش داده شده و ضمن تحلیل این ساختارها، نتایج شبیه سازی و بهینه سازی این ساختارها نیز آورده شده است و نهایتا در فصل پنجم نتیجه گیری را خواهیم داشت. در این پایان نامه معادل لاتین واژگان و اصطلاحات در واژه نامه آورده شده است و کلماتی که معادل آنها در واژه نامه وجود دارد با بالانویس * مشخص شده اند.

در بین بلوک های سازنده گیرنده فرا پهن باند، مخلوط کننده (میکسر) به عنوان عنصر غیرخطی که وظیفه انتقال فرکانسی را بر عهده دارد، به عنوان مهمترین بلوک های گیرنده بی سیم به شمار می رود. از آنجا که عملکرد میکسر بر روی عملکرد کل گیرنده تاثیر بسزایی دارد و جزء اصلی بخش جلویی گیرنده می باشد، انتخاب میکسر کارا و منطبق بر سایر طبقات سیستم مخابراتی، باعث بهبود عملکرد و کاهش مصرف توان گیرنده ها و فرستنده ها در سیستم های مخابراتی می شود. این پایان نامه به دنبال ارایه یک مخلوط کننده جدید فراپهن باند ولتاژ پایین با مشخصه های عملکردی بالا می باشد. این میکسر فعال به منظور رسیدن به عملکرد ولتاژ پایین و حذف ترانزیستور های انباشته بر اساس ساختار تاشده طراحی شده است و با به کارگیری تکنیک تزریق جریان و استفاده از سلف های تشدید، مشخصه بهره تبدیل و خطی سازی بالایی بر روی محدوده وسیعی از فرکانس ورودی دارا می باشد. میکسر طراحی شده بدلیل داشتن مشخصه بسیار خطی، هارمونی ها و مولفه های مزاحم خارج از باند در سیگنال ارسالی را به اندازه کافی حذف و از اثرات متقابل آنها جلوگیری می نماید. در ادامه میکسری با مشخصه عدد نویز پایین طراحی شده است. مبنای ساختار مورد نظر بر اساس میکسر سلول گیلبرت می باشد. به کمک شبکه تطبیق امپدانس چند طبقه ای و ساختار سورس تبهگن شده با سلف؛ بهبود قابل توجهی در مشخصه نویز طبقه ترا رسانای میکسر به چشم می خورد. همچنین به کمک روش تزریق جریان علاوه بر بهبود مشخصه بهره تبدیل، نویز طبقه سوئیچ میکسر هم کاهش می یابد و در نتیجه دیگر نیازی به بلوک تقویت کننده کم نویز قبل از میکسر در گیرنده های بی سیم نمی باشد. این پایان نامه مشتمل بر بخش های زیر می باشد. پس از مقدمه فوق و مروری اجمالی بر تکنولوژی فراپهن باند، پارامتر های مهم گیرنده های بی سیم در فصل دوم بررسی خواهد شد و نمونه هایی از گیرنده های بی سیم مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل سوم ساختار کلی میکسر معرفی گردیده و پارامتر های مربوط به آن جهت ارزیابی عملکرد میکسر ارائه می شوند. انواع ساختار های پایه میکسر از جمله میکسر فعال که یکی از راه حل های رسیدن به میکسر هایی با پهنای باند وسیع و مشخصات مطلوب می باشد، در این فصل مورد بررسی قرار می گیرند. در فصل چهارم تکنیک های نوین جهت بهبود نویز، پهنای باند، خطی سازی و حذف اعوجاج های مرتبه دو و سه و در نتیجه رسیدن به نقاط تقاطع ورودی مرتبه دو و سوم بالا، به تفضیل مطالعه خواهیم نمود. از آنجا که طراحی میکسر های ولتاژ پایین و کم نویز با بهره تبدیل مناسب و توان کم بسیار پیچیده است، توپولوژی های مختلفی که برای رسیدن به سطح ولتاژ پایین در میکسر ها ارائه شده در این فصل مطرح می شوند. در فصل پنجم میکسرهای فعال طراحی شده در این پایان نامه معرفی می گردند و نتایج حاصل از شبیه سازی را تحلیل می نماییم. و در نهایت در فصل ششم نتیجه گیری و راهکار های ادامه کار و پیشنهادات ارائه خواهد شد.

در این پروژه هدف اندازه گیری جابجایی جسم شناور روی سطح آب است. از آنجایی که امواج سطح آب باعث جابجایی عمودی جسم شناور می شوند، این سیستم باید قابلیت اندازه گیری موجهایی با دامنه پیک تو پیک 10 سانتی متر و دوره تناوب حداقل 1/0 ثانیه را داشته باشد و از دقتی حدود 25/0 میلی متر بر خوردار باشد. برای سهولت و طول عمر بیشتر، بهتر است، سیستم اندازه گیری با جسم شناور تماس فیزیکی نداشته باشد. سنسورهای مختلقی برای اندازه گیری جابجایی وفاصله وجود دارد. یکی از این سنسورها، سنسور اولتراسونیک است. اصول کار سنسور اولتراسونیک بر اساس اندازه گیری مدت زمان پیموده شده سیگنال، از زمان ارسال تا زمان دریافت آن است. چندین روش اندازه گیری فاصله توسط امواج اولتراسونیک وجود دارد. ساده ترین روش،روش پالس اکو (pulse echo) است. در این روش سیگنال به نویز کم است و دلیل آن هم کوچک بودن انرژی سیگنال به خاطر کوتاه بودن عرض پالس سیگنال ارسالی است. روش دیگر اندازه گیری اختلاف فاز سیگنال رفت با سیگنال برگشت است. در این روش به علت اینکه سیگنال پیوسته ارسال می شود سیگنال به نویز بالا است ولی عیبی که دارد قادر نیست جابجایی های بیشتر از یک طول موج اندازه بگیرد. معمولاً با مدولاسیون فرکانس، بازه اندازه گیری افزایش می دهند. به این صورت که بازهء اندازه گیری از طول موج پایه به طول موج فرکانس موج مدوله کننده افزایش پیدا می کند. در این پایان نامه ما می خواهیم بدون عمل مدولاسیون و دمودلاسیون و فقط با ارسال و دریافت همان سیگنال پایه بازه اندازه گیری جابجایی را افزایش دهیم. بنابر این برای انجام این کار دو روش پیشنهاد می کنیم. روش پیشنهادی اول: در این روش ابتدا سیگنالها فرستنده و گیرنده را برn تقسیم می کنیم . با تقسیم سیگنالها بر n طول موج از ? به n? افزایش پیدا می کند. سپس سیگنالهای تقسیم شده را به آشکار ساز اختلاف فاز اعمال می کنیم. روش پیشنهادی دوم : اندازه گیری زوایای کمتر از صفر(منفی) و بزرگتر از 360 درجه (تکرار موج ) در این روش از آشکارساز اختلاف فاز دیجیتال برای اندازه گیری اختلاف فاز بین موج رفت و برگشت استفاده می کنیم . همچنین، از یک مدار تشخیص دهنده تغییر فاز از صفر به 360 درجه و از 360 درجه به صفر برای شمارش پریودها توسط شمارنده صعودی- نزولی استفاده می کنیم. در واقع این مدار قادر است براحتی زاویه های کمتر از صفر درجه (منفی) و زاویه های بالاتر از 360 درجه (تکرار موج) را اندازه بگیرد. بطوری که نتیجه خروجی برابر می شود با ?=n.2?+? جایی که ? زاویه کلی ، ? اختلاف فاز بین موج رفت و برگشت، n تعداد پریودها است وd=n.?+??/2? که d میزان جابجایی و ? طول موج است.

تقویت کننده های توزیع شده دارای بهره مسطح و تطبیق امپدانس خوب ورودی و خروجی در یک پهنای باند فرکانسی وسیع هستند. این تقویت کننده ها توانایی انتقال داده را در طیف وسیعی از باند فرکانسی با میزان بالای اطلاعات را دارا می باشند. در این پایان نامه ابتدا یک تقویت کننده تفاضلی cmos توزیع شده که ترکیبی از توپولوژیهای cascode و cascade می باشد برای کاربردهای uwb در تکنولوژی 0.13µm cmos ارائه شده است. مدار از ساختار cascode برای رسیدن به پهنای باند بالا در حدود 3-11ghz و از ساختار cascade برای رسیدن به بهره بالاتر از تقویت کننده های تفاضلی توزیع شده معمولی در این باند فرکانسی، استفاده می کند. پس از آن جایگذاری سلف های تزویج با سلف های خط انتقال گیت نیز به منظور رسیدن به پهنای باند ماکزیمم صورت گرفته که منتج به پهنای باندی در حدود 47ghz شده است. همچنین یک ساختار جدید تشکیل شده از خازن و مقاومت منفی جهت افزایش بهره و پهنای باند تقویت کننده های توزیع شده ارائه گردیده است. ساختار ارائه شده در خط انتقال گیت تقویت کننده توزیع شده استفاده و مدار حاصل در نرم افزار advanced design system (ads) با استفاده از مدل 0.13µm cmos شبیه سازی گردیده است. خازن منفی در خط انتقال گیت اثرات خازن های پارازیتی سلول های بهره را کاهش داده، پهنای باند تقویت کننده را افزایش می دهد و در نتیجه موجب افزایش بهره ولتاژ مدار شده است. مقاومت منفی ایجاد شده تلفات خطوط انتقال را کاهش و پهنای باند را فزایش داده است.

نیاز روز افزون به سرعت انتقال داده ی بالاتر، مهمترین عامل در طراحی سیستم های ارتباطاتی مدرن است. افزایش سرعت انتقال داده، سیستم های ارتباطاتی را به داشتن پهنای باند وسیع تر مجبور می کند، بطوریکه دیگر مشخصه های موثر در طراحی مانند هزینه، اندازه تراشه و توان مصرفی نیز در نظر گرفته می شوند. از سوی دیگر در ارتباطات مخابراتی، پروتکل های مختلفی معرفی شده است. جدیدترین آنها پروتکل wimax است که در سال 2001 معرفی شد. دو باند فرکانسی برای این پروتکل 2-11ghz و 10-66ghz است. از این رو طراحی تقویت-کننده ایی سازگار با این پروتکل ضروری به نظر می رسد. رهیافتی در سیستم های ارتباطاتی با پهنای باند زیاد مورد نظر، استفاده از مدار های مجتمع توزیع شده است. از آنجا که در دهه های گذشته بلوک های سازنده ی rf باند باریک در طراحی سیستم های روی تراشه بطور روزافزونی در فناوری cmos ساخته می شوند، تحقیقات با نگرشی بر امکان پیاده سازی فرستنده-گیرنده های پهن باند در این فناوری شروع شده است. ارتباطات نوری پر سرعت با فرکانس کاری تا حدود 40 گیگا هرتز و سیستم های بی سیم فرا پهن باند با فرکانس کاری بین 10-3 گیگا هرتز نمونه هایی از کاربرد های سیستم های پهن باند هستند. فناوری cmos هزینه ساخت کمتر و سطح مجتمع سازی بالاتر را نسبت را به دیگر فناوری های ساخت ارائه می دهد. در این تحقیق، بر طراحی تقویت کننده پهن باند – اساسی ترین بلوک سازنده در سیستم های پرسرعت کابلی و بی سیم مخابراتی- با ضرب بهره در پهنای باند بالا و فرکانس قطع بالا تمرکز می کنیم. تکنیکی بسیار مناسب، تقویت کننده توزیع شده با پهنای باند ذاتی بالا و نزدیک به فرکانس قطع ترانزیستور ها به کار گرفته می شود.هر چند تقویت کننده های توزیع شده درفناوری cmos چالش هایی مانند تضعیف بهره ناشی از اتلاف سلف های روی تراشه، اشغال فضای بیشتر و شاخص نویز بزرگتر را تحمیل می کند. در ادامه ی این تحقیق این مشکلات به شرح زیر بررسی می شوند. سلف های روی تراشه به عنوان ضروری ترین بخش در خطوط انتقال گیت و درین تقویت کننده های توزیع شده، با افزایش فرکانس توان بیشتری را در بستر سیلیکون و به علاوه در اتصال های فلزی مصرف می کند و موجب کاهش بهره و بر هم زدن امپدانس ورودی و خروجی می شود. از این رو مداری پیشنهاد و طراحی شده است که در آن بجای استفاده از ساختار متداول تقویت کننده توزیع شده از ساختار فیلتری (مانند چبی شف و باترورث) استفاده می شود که درنتیجه تعداد سلف ها، عدد نویز و فضای اشغالی را کمتر می-کند. در دیگر مدار پیشنهادی از تکنیکی جهت تطبیق مطلوب در پورت های ورودی و خروجی استفاده شده است و درضمن این تکنیک باعث هموارتر شدن پاسخ فرکانسی بهره مدار می-گردد.

جهت تحلیل های فرکانسی و زمانی تا کنون روش های گوناگونی ارئه شده است. از جمله این روش ها در حوزه فرکانس می توان به روش های ممان و یا المان محدود و در حوزه زمان می-توان به روش تفاضل محدود در حوزه زمان اشاره کرد. از روش المان محدود نیز می توان در حل مسائل حوزه زمان استفاده کرد. اما این روش به اندازه روش تفاضل محدود در حوزه زمان در حل مسائل حوزه زمان به کار گرفته نشده است. این موضوع به علت پیچیده تر بودن روش المان محدود در حوزه زمان نسبت به روش تفاضل محدود در حوزه زمان به خصوص در مسائل با دامنه بی نهایت می باشد. به تازه گی دسته جدیدی از روش های عددی مطرح شده اند که به روش های بدون مش شهرت دارند. در این روش ها بر خلاف روش های قبلی نیازی به مش بندی و یا شبکه بندی ندارند. از این روش ها همچنین می توان در مسائل حوزه زمان و فرکانس استفاده نمود. در این پایان نامه روش بدون مش را در حل مسائل حوزه زمان به کار خواهیم گرفت. برای این کار از هر دو دسته روش بر مبنای معادلات فرم ضعیف و معادلات فرم قوی استفاده خواهیم کرد. همچنین در حل مسائل فضای آزاد روش های مور و pml را برای جذب امواج در روش بدون مش حوزه زمان به کار خواهیم برد. همچنین روش بدون مش را جهت تحلیل ساختار های متناوب نظیر ساختار های فوتونیکی به کار خواهیم گرفت. همان طور که خواهیم دید توابع شکل روش بدون مش را می توان به گونه ای تغییر داد که جهت تحلیل ساختارهای متناوب مناسب باشد.

در این پایان نامه دو میکسر فرکانس بالا ارائه شده است. میکسر اول برای کاربردهای پهن باند و میکسر دوم جهت کار در شبکه های دو باند مانند شبکه بی سیم ieee 802.11، طراحی شده اند. میکسرهای اکتیو بر پایه آرایش سلول گیلبرت ، که به طور گسترده ای در مدارهای مجتمع استفاده می شوند، اغلب میزان زیادی نویز از خود نشان می دهند. این مسئله باعث نیاز شدیدی به کم نویز بودن تقویت کننده طبقه قبل می شود. مدار اول یک میکسر پایین آورنده پهن باند کم-نویز در تکنولوژی cmos µm 13/0 می باشد. فرکانس کار میکسر پیشنهادی از ghz ? تا ghz 5/10 است. مدار دارای آرایش گیلبرت می باشد که از طبقه ترارسانایی کم-نویز بر پایه تکنیک فیدبک مثبت-منفی، مورد استفاده در تقویت کننده های کم نویز، بهره می برد. این روش امکان تطبیق پهن باند را نیز فراهم می کند. علاوه بر این از تکنیک تزریق جریان جهت افزایش بهره استفاده شده است. مدار با بهره توان متوسط db 5/15 و متوسط عدد نویز db 9/2 را با توان مصرفی تنها ma 54/3 از منبع 2/1 ولت در قسمت میکسر، از خود نشان می دهد. به طور کلی، یک میکسر دوبانده حذف کننده سیگنال تصویر با هر دو معماری هارتلی و یا ویور قابل پیاده سازی است. اما کارایی حذف سیگنال تصویر در این معماری ها به دلیل عدم تطبیق دامنه ها و خطای فاز سیگنال ربعی، محدودیت هایی دارد. جهت غلبه بر این محدودیت ها مدار دوم که یک میکسر دوباند ghz 4/2 و ghz 2/5 با قابلیت حذف سیگنال تصویر ارائه شده است. این مدار نیز در تکنولوژی cmos µm 13/0 شبیه سازی شده است. این مدار در باند ghz 4/2 دارای بهره db 20، قابلیت حذف تصویر db 40 و نویز db 1/4، و در باند ghz 2/5 دارای بهره db 14، قابلیت رد تصویر db 45 و نویز db 7 می باشد.

تا به امروز روش های بدون مش کارآمدترین روش عددی موجود برای یافتن پاسخ معادلاتی که در مسائل مختلف با آن روبرو هستیم، بوده اند. یکی از محدودیت های اساسی به هنگام استفاده از الگوریتم های عددی زمان بر بودن فرآیند شبیه سازی است. با افزایش گام زمانی این فرآیند در زمان کوتاهتری انجام خواهد شد، بنابراین افزایش هرچه بیشتر اندازه گام زمانی مطلوب بسیاری از روش های ارائه شده در سال های اخیر بوده اند. در این پایان نامه روشی بی قید و شرط پایدار برای تحلیل معادلات ماکسول براساس روش های بدون مش، با بهره گیری از تکنیک گام زمانی شکسته شده ارائه شده است. در فصل اول پایان نامه در مورد روش های بدون مش، دلیل پیدایش و مزایای آن نسبت به روش های پیشین توضیح مختصری ارائه شده است. برای درک مفهوم پایداری بی قید وشرط، در فصل دوم مبحث حوزه زمان مطرح شده و شرط پایداری در حوزه تفاضل محدود بیان می شود. پس از آن در فصل سوم تکنیک شکستن گام زمانی که پیش از این به کمک روش تفاضل محدود پیاده سازی شده بود، این بار با روش بدون مش پیاده سازی شده و پایداری آن بررسی می شود. در نهایت مقایسه ای بین سرعت فاز روش های مختلفی که در آن ها از تکنیک شکستن گام زمانی استفاده شده، در دو روش تفاضل محدود و بدون مش انجام گرفته است.

امروزه روش های مختلفی برای کاهش توان مصرفی مورد توجه محققان قرار گرفته است اما اغلب اوقات کاهش توان مصرفی باعث افزایش تاخیر و در نتیجه کاهش سرعت مدار می شود. لذا در این پایان نامه سعی شده است تا حد امکان بدون اثر نامطلوب روی سرعت، توان مصرفی کم شود و با همین هدف به طراحی سه فلیپ فلاپ جدید با توان مصرفی کم و سرعت بالا پرداخته شده است و مدارهای حاصل با چند نمونه از جدیدترین و مهم ترین فلیپ فلاپ های مطرح شده در مراجع مقایسه شده اند. در این مدارها از تکنیک هایی برای کاهش توان مصرفی و تاخیر فلیپ فلاپ ها استفاده شده است. ازجمله این روش ها می توان به تکنیک دشارژ شرطی، ایجاد حساسیت به دو لبه کلاک، کوتاه کردن مسیر داده ورودی تا خروجی وکم کردن تعداد ترانزیستورهای سری اشاره نمود. در مدار پیشنهادی اول با استفاده از تکنیک حساسیت به دو لبه کلاک عملکرد یکسانی در نصف فرکانس کلاک بدست آمده است که منجر به کاهش توان مصرفی شده است و با استفاده از مدار مولد پالس خارجی، تعداد و سایز ترانزیستورهای سری شبکه کلاک کاهش یافته است که باعث کاهش توان مصرفی و بهبود سرعت شده است. نتایج شبیه سازی در تکنولوژی 65 نانومتر نشان می دهد فلیپ فلاپ پیشنهادی حدود 4 الی 29 درصد در فعالیت های مختلف کلید زنی داده، توان مصرفی را بهبود داده است. هم چنین تاخیر حدود 6 الی 11 درصد نسبت به فلیپ فلاپ های دیگر بهبود داشته است. فلیپ فلاپ پیشنهادی دوم با استفاده از تکنیک دشارژ شرطی مانع از فعالیت کلید زنی زیادی گره های داخلی شده است. این فلیپ فلاپ که با استفاده از المان c کار می کند از مدار مولد پالس خارجی استفاده می کند و قابلیت حساسیت به دو لبه کلاک را نیز دارد. نتایج حدود 22 الی 60 درصد بهبود توان مصرفی را نسبت به فلیپ فلاپ های دیگر نشان داده است در حالیکه سرعت قابل قبولی نیز دارد. در فلیپ فلاپ پیشنهادی سوم نیز از المان c و مولد پالس خارجی استفاده شده است. در این فلیپ فلاپ کاهش ترانزیستورهای سری مدار لچ منجر به کاهش سایز آن ها نیز شده است و به این ترتیب توان، تاخیر و مساحت مدار کاهش یافته است. هم چنین در این فلیپ فلاپ از تکنیک دشارژ شرطی برای کاهش توان مصرفی استفاده شده است و قابلیت حساسیت به دو لبه کلاک را نیز دارد. نتایج شبیه سازی حدود 4 الی 59 درصد بهبود توان و 16 الی 5/17 درصد بهبود تاخیر را نسبت به فلیپ فلاپ های دیگر نشان داده است.

در بسیاری از مسائل کنترل فرآیند آماری، کیفیت محصول به جای اینکه به وسیله یک یا چند متغیر پاسخ توصیف شود به وسیله رابطه بین متغیر پاسخ و یک یا چند متغیر مستقل بیان می شود. به این رابطه پروفایل گفته می شود. پروفایل ها به فراخور نوع رابطه بین متغیر پاسخ و متغیرهای مستقل به انواع مختلفی مانند پروفایل خطی ساده، خطی چندگانه، لجستیک و ... تقسیم می شوند. از طرفی روش معمول برآورد پارامترهای پروفایل های خطی روش حداقل مربعات می باشد و برای پروفایل های غیر خطی از روش حداکثر درستنمایی می باشد. اینگونه روش ها برای حالتی که داده ی پرتی وجود ندارد عملکرد خوبی نشان می دهند ولی در صورتی داده (ها)ی آلوده در داده های جمع آوری شده وجود داشته باشد این روش های کلاسیک کارایی خود را از دست می دهند. در چنین حالتی ست که روش های تخمین استوار ضرورت خود را نشان می دهند. اینگونه روش ها با در نظر نگرفتن داده های پرت ویا با کمتر وزن دادن به آنها باعث می شوند تا برآورد بهتری از پارامترها صورت بگیرد. روش های استوار متفاوتی برای تخمین پارامترهای مدل ارائه گردیده است. در این پایان نامه سه روش از روش های استوار برای تخمین پارامترهای پروفایل لجستیک و پایش آنها بوسیله نمودار کنترل t2 در فاز 1 توسعه داده شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهد که برآوردگر های استوار در حالتی که داده های آلوده وجود دارد عملکرد بهتری نسبت به روش های سنتی از خود نشان می دهند. همچنین در وضعیتی که داده های آلوده وجود ندارند تخمین قابل قبولی ارائه می دهند. به علاوه احتمال خطای نوع i و توان آزمون نمودار کنترل t2 در فاز 1 با حضور داده پرت هنگامی که از روش های پیشنهادی استفاده می شود اصلاح می ش

تقویت کننده های باند پهن عناصر بسیار مهمی می باشند که در جنگ الکترونیک ، ارتباطات با سرعت زیاد و سیستم های اندازه گیری پهن باند کاربرد زیادی دارند. اولین مثال برای مدارات گسترده به سال 1937 میلادی و مداری که ویلیلم اس. پریسیوال ارائه داد ، بازمیگردد . در آن زمان پریسیوال یک طرح با استفاده از ترنس کانداکتانس یک طبقه لامپ های خلاء ارائه کرد. بنابراین به مداری رسید که می توانست به محصول بهره - پهنای باند بزرگتر از لامپ خلاء یک طبقه دست میافت. مدار گسترده در مایکرویو کاربرد زیادی دارند. تقویت کننده های گسترده (da) زیادی با پهنای باند زیاد در حد ده ها گیگا هرتز در مقالات مختلف ذکر شده است . اما همه ی این تقویت کننده ها بهره ی نسبتا" کمی را ارائه می دهند. در این پایان نامه ، ما یک سلول خازن منفی (ncc) جدید برای تقویت کننده های گسترده ارائه می کنیم ، که قادر به افزایش بهره بدون هیج اثر منفی بر روی پهنای باند تقویت کننده های گسترده می باشد. در این پایان نامه یک ساختار تقویت کننده گسترده سه طبقه با بهره ی بالا با استفاده از سلول خازن منفی جدید ارائه شده است . سلول خازن منفی بر پایه فیدبک مثبت طراحی شده است . از آنجایی که خازن های پارازیتی ترانزیستورها بهره ی تقویت کننده های گسترده را محدود می کنند ، سلول خازن منفی برای جبرانسازی اثر بارگذاری خازن های پارازیتی ترانزیستورها و در نهایت افزایش بهره ی تقویت کننده استفاده می شود. علاوه بر این ، این سلول خازن منفی بخش مقاومت منفی نیز ارائه می دهد ، که می توان از آن برای افزایش پهنای باند تقویت کننده استفاده کرد. تقویت کننده گسترده سه طبقه در تکنولوژی cmos شبیه سازی شده است. این تقویت کننده بهره ی متوسط 16.1db در پهنای باند 11.55ghz ارائه می دهد. اتلاف برگشتی ورودی و خروجی کمتر از -10db در کل پهنای باند می باشد . این تقویت کننده 75.3mw از منبع تغذیه dc ، 1.2v توان مصرف می کند. کلمات کلیدی : تقویت کننده گسترده ، سلول خازن منفی ، ترنس کاندکتانس ، سلول بهره .

با توجه به نیاز روز افزون در زمینه ارسال داده ها با حجم زیاد در فواصل طولانی با سرعت و کیفیت مناسب برای تعداد زیادی از کاربران به صورت همزمان، مهمترین عامل در طراحی سیستم های ارتباطی مدرن، رشد در صنعت بی سیم و rf* است. در مقابل، طراحی مدارهای مجتمع باید به سرعت انتقال بیت بالا و بالاتر دست پیدا کنند. افزایش سرعت انتقال داده، سیستم های ارتباطی را به داشتن پهنای باند وسیع تر مجبور می کند، بطوریکه هم اولویت با دیگر مشخصه های موئر در طراحی در نظر گرفته شود. طراحی و یکپارچه سازی مدارات آنالوگ سرعت بالا برای کاربرد هایی از قبیل شبکه های بی سیم در محدوده فرکانس های بالا نیازمند تطبیق دادن مشخصات ضد و نقیض از جمله فرکانس کاری، بهره، توان، نویز و تطبیق امپدانس می باشد. امروزه سعی می شود تا تقویت کننده های توزیع شده با بهره و محدوده فرکانسی بالا، نویز کم و ایزولاسیون و تطبیق امپدانس خوب طراحی گردد در این پایان نامه، چهار طراحی در جهت بهبود عملکرد تقویت کننده توزیع شده ارائه گردیده است. در اولین طراحی، تقویت کننده توزیع شده جهت کار در پهنای باند 14 ghz طراحی گردیده است. در این تقویت کننده یک سلول بهره با توپولوژی نوین و همچنین یک مدار پیش تقویت ارائه گردیده است. ویژگی مهم تقویت کننده ارائه شده بهره بسیار بالا همراه با نویز بسیار پایین همراه با حفظ تطبیق امپدانس ورودی و خروجی و ایزولاسیون معکوس بسیار خوب که باعث پایداری بیشتر تقویت کننده گردیده است. در طراحی دوم، یک تقویت کننده توزیع شده بهره متغییر cmos ارائه گردیده است. تقویت کننده توزیع شده بهره متغییر برای جلوگیری از به اشباع رفتن تقویت کننده در بخش ورودی تقویت یک تقویت کننده rf مورد استفاده قرار می گیرد. ایجاد بهره متغیر بدین صورت می-باشد که از ولتاژ کنترلی اعمالی به بالک ترانزیستور بکار گرفته شده در قسمت پیش تقویت کننده استفاده گردیده است. با توجه به اینکه در تقویت کننده توزیع شده، سلف های روی تراشه با افزایش فرکانس کاری، توان بیشتری را در بستر سیلیکون و به علاوه در اتصال فلزی مصرف می کنند و مقاومت آنها باعث برهم زدن تطبیق امپدانس ورودی و خروجی می گردد که نتیجه آن کاهش پهنای باند می باشد. استفاده از شبکه مقاومت منفی می تواند در جبران این اثر و بهبود پهنای باند نقش به سزایی داشته باشد. بنابراین در طراحی سوم روش نوینی در جهت بهبود چشمگیر پهنای باند تقویت کننده توزیع شده cmos ارائه گردیده است. ساختار خط انتقال گیت بهینه شده با مقاومت منفی باعث گردیده است تا پهنای باند تقویت کننده افزایش 50 درصدی نسبت به تقویت کننده مشابه بدون استفاده از مدار مقاومت منفی داشته باشد، این موضوع، بهبود بسیار خوب پهنای باند و کاهش شدید تلفات خطوط انتقال را نمایش می دهد. در طراحی تقویت کننده توزیع شده چهارم خطوط انتقال دارای طراحی جدید با استفاده از شبکه های فیلتر می باشد. شبکه های فیلتر استفاده شده در خطوط انتقال باعث افزایش چشمگیر بهره گردیده است.

سیستم های بی سیم با سرعت شگفت آوری مسیرتوسعه خود را به سمت دستگاه هایی با پهنای باند بالاتر، مصرف توان کمتر و از لحاظ ساخت مقرون به صرفه تر می پیمایند.سیستم های ارتباط بی سیم فراپهن باند یکی از موارد پژوهشی مهم در حوزه های علمی و صنعتی هستند. با استفاده از سیستم های مذکور می توان در ارتباطات بی سیم به پهنای باند و سرعتی حتی فراتر از ارتباطات سیمی و کابلی دست یافت. ساختار و طراحی مدار سیستم های بی سیم فراپهن باند متفاوت از سیستم های متداول باریک باند است. تقویت کننده کم نویز یکی از اجزای اصلی فرستنده-گیرنده های فراپهن باند است که باید سیگنال ورودی را باکمترین اعوجاج به نحوی مناسب تقویت کند. این پایان نامه به طراحی تقویت کننده کم نویز فراپهن باند با استفاده از فناوری cmos پرداخته است و با استفاده از ساختارهای مختلف کوشش شده است همه فاکتورهای مطلوب در طراحی تقویت کننده کم نویز فراپهن باند بهبود پیدا کنند. برای بهبود خطسانی در عملکرد تقویت کننده کم نویز از دو روش برای حذف اعوجاج غیرخطی استفاده شده است.همچنین روش هایی برای کاهش مصرف توان در ساختار تقویت کننده به کاررفته است.

در این پایان نامه تکنیک های کاهش و حذف نویز طبقه تطبیق ورودی در تقویت کننده کم نویز پهن باند، ارائه شده است. پس از بررسی روش های موجود، برای کاهش و حذف نویز طبقه تطبیق ورودی در تقویت کننده پهن باند، سه تقویت کننده کم نویز پهن باند معرفی شده است. در مدار پیشنهادی اول برای کاهش رابطه معکوس بین توان مصرفی و شرط حذف نویز، یک توپولوژی جدید معرفی شده است که منجر به بهبود توان مصرفی و عدد نویز مدار می شود. با مطالعه رفتار غیر خطی مدار و بایاس کردن ترانزیستور ها در ناحیه مناسب، نقطه قطع سوم مدار بهبود یافته است. علاوه بر این با بایاس کردن ترانزیستور ها توسط مدار بایاس ثابت، تقویت کننده در گوشه های مختلف بطور مناسب کار می کند. در مدار پیشنهادی دوم از تکنیک حذف نویز و تکنیک فیدبک منفی (تکنیک gm افزایش یافته) بطور همزمان استفاده شده است. تکنیک فیدبک اضافه شده به مدار باعث کاهش توان مصرفی و همچنین کاهش سایز ترانزیستور ورودی می شودکه در نتیجه پهنای باند مدار افزایش خواهد یافت. علاوه بر این از سلف های پیکینگ موازی برای بدست آوردن گین تخت و افزایش پهنای باند مدار استفاده شده است. مدار پیشنهادی سوم بر اساس فیدبک سه گانه می باشد. به منظور اضافه کردن یک درجه آزادی به شرط تطبیق ورودی تقویت کننده با فیدبک مثبت- منفی، یک فیدبک ترانسفورماتوری دیگری نیز به مدار اضافه شده است. ترانسفورماتور اضافه شده به عنوان سلف پیکینگ سری عمل می کند که پهنای باند را افزایش می دهد.

میکسر به عنوان یک عنصر غیرخطی که وظیفه انتقال فرکانس را برعهده دارد، بعلت موقعیت و عملکردش یکی از بلوک های بحرانی در زنجیره گیرنده فراپهن باند می باشد. از آنجا که عملکرد میکسر بر روی عملکرد کل گیرنده تاثیر بسزایی دارد، انتخاب میکسر کارا و منطبق بر سایر طبقات سیستم مخابراتی، باعث بهبود عملکرد و کاهش مصرف توان گیرنده ها و فرستنده ها در سیستم های مخابراتی می شود. این پایان نامه به دنبال ارائه یک مخلوط کننده جدید فراپهن باند با مشخصه های عملکردی بالا می باشد. این میکسر فعال بر مبنای توپولوژی سلول گیلبرت است و در ابتدا با بکارگیری تکنیک استفاده مجدد از جریان خود-بایاس در طبقه ترارسانا باعث بهبود نقطه تقاطع مرتبه سوم می شود، و با استفاده از آئینه جریان، مزایای میکسر فعال و غیرفعال را ترکیب می کند، و در نهایت باعث بدست آوردن میکسری با قابلیت خطی-سازی بالا و توان کم در رنج وسیعی از فرکانس ورودی می شود. در ادامه میکسری با مشخصه عدد نویز پایین طراحی شده است. مبنای ساختار مورد نظر براساس سلول گیلبرت می باشد. به کمک ساختار ترانسفورمر در طبقه ترارسانا بهبود قابل توجهی در مشخصه نویز طبقه ترارسانا به چشم می خورد. همچنین به کمک فیدبک مثبت نویز طبقه سوئیچینگ کاهش می یابد و سلفی که بین طبقه ترارسانا و سوئیچینگ قرار دارد باعث بهبود چشمگیری در نویز و بهره تبدیل میکسر می شود. کلمات کلیدی: سیستم فراپهن باند، سلول گیلبرت، استفاده مجدد از جریان خود-بایاس، آئینه جریان، خطی سازی، ترانسفورمر.

متامتریال یا فراماده یک ساختارمصنوعی وهمگن است که خواص غیرعادی الکترومغناطیس ازخود نشان میدهد.مواد دست چپی که دارای εو μمنفی میباشند،دارای خواص فراماده میباشند.اما مواد دست چپی خالص را نمیتوان ایجادکرد؛ به دلیل وجودعناصرپارازیتیک درفرکانس های بالا،همواره ترکیبی ازمواد دست راستی و دست چپی وجود داردکه به آنها crlh میگویند. به دلیل خواص منحصربه فردی که خطوط دست چپی از خود نشان میدهند،میتوان درطراحی مدارهای تطبیق ازاین خطوط بهره برد. دراین پایان نامه مفهوم امپدانس bloch در خطوط انتقال به همراه روابط مربوط به آن معرفی شده است.ازویژگی dual-band به این مفهوم که یک ساختار دارای رفتار وپاسخ فرکانسی موردنظر در دوبازه فرکانسی متفاوت باشد،درمدارتطبیق استفاده شده است. همچنین اگر هدف،تطبیق در دو فرکانس خاص ونه الزاما دربازه فرکانسی باشد میتوان از ترکیب dual-crlh و crlh (دوگانcrlh) استفاده نمود.. از بین روشهای پیاده سازی خطوط دست چپی،ازساختارهای رزونانسی وخازنهای بین انگشتی(interdigital) استفاده شده است..

در مدارات فرکانس رادیویی، تقویت کننده کم نویز اولین بلوک فعال تقویت کننده در مسیر سیگنال دریافتی می باشد. در حقیقت عملکرد گیرنده فرکانس رادیویی بسیار تحت تاثیر تقویت کننده کم نویز می باشد. وجود تقویت کننده کم نویز به عنوان اولین بلوک در مسیر گیرنده نقش اساسی در تقویت سیگنال دریافتی با افزودن کمترین مقدار نویز را دارا می باشد. علاوه بر این ورودی تقویت کننده کم نویز باید با خروجی فیلتر بعد از آنتن تطبیق داشته باشد تا کمترین انعکاس سیگنال بین تقویت کننده کم نویز و آنتن مشاهده شود. اگر چه طراحی تقویت کننده کم نویز در مقایسه با دیگر مولفه های یک شبکه فرکانس رادیویی ساده است، اما طراحی مصالحه آمیز برای مهندسان چالش برانگیز است. در طراحی یک تقویت کننده کم نویز باید بهترین مصالحه بین پارامترهای مدار صورت گیرد. پارامترهایی از جمله نویز، بهره، خطی بودن و توان مصرفی. تقویت کننده های کم نویز فراپهن باند نوعی از تقویت کننده های کم نویز می باشند. سیستم های فراپهن باند یک تکنولوژی بی¬سیم جدید هستند که توانایی انتقال اطلاعات را در سراسر یک باند فرکانسی وسیع با کمترین مصرف توان، بیشترین نرخ اطلاعات، بالاترین امنیت و کمترین هزینه را دارا می باشند. اگرچه استاندارد فراپهن باند به طور کامل توصیف نشده است ولی اغلب کاربردهای بین فرکانس 1/3 گیگاهرتز تا 6/10 گیگاهرتز را به سیستم فراپهن باند نسبت می دهند. طراحی تقویت کننده کم نویز فراپهن باند یک چالش در مدارات مجتمع فرکانس رادیویی است، که نیازمند ایجاد و بهبود بهره توان صاف و بالا، تطبیق امپدانس مناسب ورودی و خروجی، عدد نویز پایین، توان مصرفی پایین و سطح تراشه مصرفی کم می باشد. با توجه به اهمیت تقویت کننده کم نویز، در این پایان نامه طراحی های جدیدی برای تقویت کننده های کم نویز صورت گرفته است، که تمرکز اصلی آن ها بر روی افزایش بهره و بهبود عملکرد نویزی در فرکانس های رادیویی می باشد. ابتدا سیتم های فراپهن باند و باند باریک و تفاوت آن ها و چالش های طراحی این مدارات مورد بررسی قرار گرفته است. سپس روش های طراحی تقویت کننده های کم نویز فراپهن باند معرفی و در نهایت تقویت کننده های کم نویز ارائه شده تحلیل شده است. مدارات ارائه شده در تکنولوژی 13/0 میکرومتر cmos شرکت tsmc طراحی و توسط نرم افزار ads شبیه سازی شده اند. اولین تقویت کننده پیشنهادی در این پایان نامه، یک تقویت کننده دو طبقه در باند فرکانسی 1 تا 12 گیگاهرتز می باشد که به خوبی باند فرکانسی فراپهن را پوشش می دهد. در طبقه اول این تقویت کننده، به منظور رسیدن به گین بالا و توان مصرفی از روش استفادده مجدد جریان استفاده شده است. در طبقه دوم، از تقویت کننده سورس مشترک با سلف های افزاینده برای رسیدن بهره و پهنای باند مناسب شده است. برای بهبود خاصیت خطی نیز از فیدبک مقاومتی استفاده شده است. تقویت کننده کم نویز ارائه شده دوم طوری طراحی شده است که کمترین میزان سلف را داشته باشد، تا صرفه اقتصادی تراشه بالا رود. در آخرین طراحی نیز بر روی افزایش بهره مدار با حفظ بهترین عملکرد نویزی تمرکز شده است.

امروزه در سیستم های مخابراتی پهن باند و کاربردهایی که نیاز به تقویت کنندگی در باند وسیع با فاز خطی دارند، از روش های مداری مختلفی برای طراحی تقویت کننده ها استفاده می شود. رایج ترین آن ها، تقویت کننده های با ساختار توزیع شده می باشد. این نوع تقویت کننده ها دارای دو بخش اصلی در ساختار خود هستند، اول خطوط انتقال آن ها که باعث ایجاد یک پهنای باند وسیع می شود و دوم قطعات فعال که به منظور افزایش بهره از آن ها استفاده می شود .امروزه استفاده از فناوری cmos، به دلیل دارا بودن هزینه ی ساخت کمتر و همچنین در برگرفتن سطح تراشه کمتر، در تقویت کننده ها رواج زیادی پیدا کرده است. استفاده از خط انتقال مرکب در ساختار تقویت کننده های توزیع شده، قابلیت استفاده از بهره ی مستقیم و بهره ی معکوس تقویت کننده را به طور همزمان به دست می دهد.در این پایان¬نامه، اولین تقویت کننده طراحی شده¬ی پیشنهادی، یک تقویت کننده¬ی دو بانده با استفاده از خط انتقال مرکب crlh می باشد. در این طراحی، با استفاده از سری کردن یک تقویت کننده توزیع شده متداول با تقویت کننده ی دوبانده بهره ی تقویت کننده به طور چشمگیری افزایش یافته است. در طراحی دوم با استفاده از کسکید ترانزیستورها به عنوان سلول بهره تقویت کننده دو بانده، بهره ی مدار افزایش بیشتری داشته و همچنین با استفاده از این ساختار عدد نویز مدار نسبت به طراحی قبل کاهش یافته است. اما در طراحی سوم، از خط انتقال dcrlh در ساختار تقویت کننده استفاده شده است که عملکرد جدیدی به دست می دهد و باندهای فرکانسی متفاوتی ایجاد می کند. در این طراحی نیز برای افزایش بهره از ساختار کسکید سه طبقه استفاده شده است و همچنین به منظور افزایش پهنای باند در باندهای فرکانسی مستقیم و معکوس از سلف lm و خازن cm استفاده شده است. ویژگی مهم این تقویت کننده، دارا بودن بهره ی بالا و در عین حال توان مصرفی پایین می باشد. همه ی شبیه سازی¬های مدارات فرکانس بالا، با استفاده از نرم افزار ads و توسط مدل ترانزیستورهای bsim3 و tsmc_cm018rf انجام می شود. به منظور افزایش دقت در محاسبات، یک مدل ساده برای رفتار این ترانزیستورها پیشنهاد شده است. همچنین برای افزایش دقت مدل پیشنهادی، پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جستجوی گرانشی، بهینه شده¬اند.

در سالهای اخیر استفاده از مداراتrf که بخش جدایی ناپذیر ارتباطات بیسیم می باشد، اهمیت زیادی پیدا کرده است در این میان نیازمند توازن در مشخصاتی نظیر بهره، توان، نویز و حتی تطبیق امپدانس خواهیم بود. همین امر موجبات طراحی و استفاده از روش های ترکیب سیگنال ها و مدارات برای دست یابی به این اهداف را پس از چندین دهه تجربه در ساخت تراشه های نیمه هادی فراهم آورده است. در این اثر تمرکز بر کاربرد روشهای طراحی مدارات مجتمع توزیع شده جهت دست یابی به پهنای باند بالاو توان مصرفی پایین و مطلوب می باشد. از آن جمله می توان تقویت کننده های توزیع شده را نام برد که از مهمترین و پر کاربرد ترین بلوک ها در مدارات آنالوگ می باشد و راه را جهت دستیابی به قابلیت انتقال محدوده بالایی از اطلاعات با توان کم باز می کند. مدارات توزیع شده پهن باند، در بسیاری از سیستم هایrf از جمله سیستم های رادیویی نظامی، ارتباطات نوری، مخابرات ماهواره ای، جنگ الکترونیک و رادارها با تفکیک پذیری بالا به خدمت گرفته می شوند. ساختار تقویت کننده گسترده به دلیل پهنای باند و پتانسیل بالا در تغییرات تکنولوژی، به طور معمول مورد استفاده قرار می گیرد[1]. هدف اصلی برای ما طراحی و بهینه سازی یک تقویت کننده گسترده با بهره گیری از تکنولوژیcmos که هزینه ساخت کم و سطح مجتمع سازی بالا را دارا می باشد، است؛ که مشخصات زمانی آن با دقت مورد بررسی قرار گرفته است. در این راه طراحی تقویت کننده ای که دارای نویزکم، پهنای باند بالا، بهره زیاد، تطبیق امپدانس و ایزولاسیون بالا که هرکدام به عنوان یکی از مشخصات حائز اهمیت در مدارات مجتمع آنالوگ، تقویت کننده ها، خطوط انتقال و... مطرح می باشد، مد نظر است. در تحقیقات انجام گرفته و پیش رو سعی بر این شده که با بهینه سازی این فاکتور ها تقویت کننده را تا جای ممکن به حالت ایده آل نزدیک کنیم. در این پایان نامه چهار ساختار برای بهبود در کارایی تقویت کننده های گسترده پیشنهاد شده است. در ابتدا یک ساختار دو طبقه کسکد-سورس مشترک جهت کار در پهنای باند 0-25 ghzارائه گردیده است. در این طراحی سلول بهره نوین با روش های کاربردی جهت بهبود عملکرد ارائه گردیده است. استفاده از شبکه rl در پایانه گیت و تأمین ولتاژ بالک باعث افزایش بهره، پهنای باند و کاهش اثر نویز گردیده. تعداد طبقات در بهینه ترین حالت دو طبقه محاسبه گردیده و تطبیق امپدانس ورودی و خروجی و ایزولاسیون معکوس در مطلوبترین حالت ممکن می باشد. در طراحی دوم سلول خازن منفی و بهینه سازی به بهترین شکل ممکن، نقطه توجه قرار گرفته و موجب ارائه تقویت کننده گسترده ای با بهره بالا و پهنای باند مطلوب گردیده است. این ساختار با بهره 20 db در پهنای باند 0-20 ghz دارای یکی از کمترین توانهای مصرفی می باشد. طراحی سوم به پیشنهاد یک ساختار نوین در تقویت کننده های گسترده پرداخته و با پیشنهاد مداری نوین برای اولین بار تعداد طبقات تقویت کننده را دو برابر می کند. با استفاده از مدار افزایش دهنده تعداد طبقات، تقویت کننده توزیع شده ای با چهار طبقه و بهره (s_21)db1±20 در محدوده فرکانسیghz 0تا 19 ghz ارائه گردیده است. حاصل ضرب بهره در پهنای باند (gbw) این ساختار پیشنهادی برابر با ghz380 است که بسیار قابل قبول بوده و مچینگ ورودی، ایزولاسیون و مچینگ خروجی می باشند به ترتیب برابر با-18، -35، -10 است. طراحی چهارم با بهره گیری از دو تقویت کننده گسترده کاملا مجزا که به یکدیگر متصل شده اند، طراحی گردیده است. در تقویت کننده کسکد دو طبقه، یک کسکد سری شده با یک ترانزیستور سورس مشترک استفاده گردیده و در تقویت کننده تفاضلی سلول بهره تنها از یک طبقه کسکود تشکیل گردیده. تقویت کننده دارای بهره (s_21)db 30 در محدوده فرکانسی0 ghz تا 22 ghzاست. حاصل ضرب بهره در پهنای باند (gbw) این ساختار پیشنهادی برابر با ghz660 است که بسیار قابل قبول بوده مچینگ ورودی ،ایزولاسیون و مچینگ خروجی تقویت کننده گسترده برابر با-18 >، -77> و16-> می باشد.

با پدید آمدن پردازنده های دیجیتال عصر نوینی در پردازش سیگنال ها آغاز گردید. اما از آنجایی که اکثر قریب به اتفاق واقعی ماهیت آنالوگ و متغیر با زمان دارند, لازم بود تا مبدل هایی پیشنهاد شوند تا سیگنال آنالوگ را به دیجیتال تبدیل کنند. از این رو به مرور زمان انواع مختلفی از مبدل های آنالوگ به دیجیتال و بالعکس پیشنهاد شدند. هریک از آنها با توجه به نیازهای جدید پردازشگرها مانند سرعت بالا، پهنای باند وسیع، تعداد بیت بالا و ... و همچنین با توجه به رفع معایب مبدل های قبلی ارایه می شوند. مبدل ها با نمونه برداری یکنواخت مرسوم ترین مبدل ها هستند که خود دارای انواع زیادی می باشند. اما به مرور زمان نمونه برداری غیر یکنواخت به دلایل زیادی مورد توجه قرار گرفت و مبدل هایی با ویژگی پیشنهاد شدند. مبدل عبور از سطح آسنکرون یکی از این مبدل هاست که قادر است نمونه برداری را با تعداد کمتری نمونه انجام دهد این در حالی است که کیفیت سیگنال بازسازی شده تغییری نمی کند. در این پایان نامه پیشنهاد شده است تا در این مبدل بجای نمونه برداری از خود سیگنال از مشتق آن نمونه برداری انجام شود و بازسازی با استفاده از نمونه های مشتق صورت پذیرد. البته این روش برای سیگنال هایی سودمند است که بتوان قسمتی از آنها را با یک چند جمله ای تقریب زد. همچنین در این پایان نامه به تحلیل و بررسی روش نمونه برداری از نقاط بیشینه و کمینه می پردازیم و بازسازی سیگنال با این نمونه ها را با روش تکرار با سطوح مقایسه وفق پذیر پیشنهاد میکنیم و کارایی این روش را با روش مرسوم پیشین مقایسه می کنیم.

تقاضای رو به رشد برای افزایش حجم و سرعت تبادل اطلاعات از چالش¬های اساسی است که همواره گریبان¬گیر طراحان سیستم¬های ارتباطی مدرن بوده است. در پاسخ به این مهم طراحان مجبور به ترقی دادن هر چه بیشتر سرعت انتقال اطلاعات¬اند. افزایش نرخ تبادل داده طراحان سیستم¬های ارتباطی را وادار به، تامین پهنای باند هر چه وسیع¬تر ضمن حفظ مشخصات مهم طراحی از قبیل هزینه، فضای پرتی، توان مصرفی و ... می¬کند. یک روش جذاب در طراحی نیازهای بهره - پهنای باند وسیع، مدارات مجتمع توزیع شده است. به طور ساده، روش توزیع شده رویکردی ست که به موجب آن چندین سیگنال موازی به نحوی با هم جمع می¬شوند که ضمن به دست دادن بهره¬ی مناسب پهنای باند وسیعی نیز فراهم می¬آورد. بنابراین تمرکز این پایان نامه بر طراحی تقویت¬کننده¬ها¬ی توزیع شده در فناوری cmos است. این پایان نامه در هفت فصل به ترتیب زیر تنظیم شده است: فصل اول به ضرورت به کارگیری مدارات فرکانس بالا و معرفی مفهوم مدارات توزیع شده می¬پردازد. فصل دوم کلیات و مفاهیم ضروری در طراحی مدارات فرکانس بالا را بحث می¬کند. فصل سوم ساختار تقویت¬کننده-ی توزیع شده، تحلیل تئوری عملکرد بهره¬ی توان و نیز تحلیل نویز این بلوک را بحث می¬کند. فصل چهارم به مروری بر ساختارهای متداول و نیز کارهای انجام شده در زمینه تقویت¬کننده¬ی توزیع شده و تقویت¬کننده¬ی توزیع شده بهره¬ متغیر می¬پردازد. نوآوری¬های ارائه شده در این پایان نامه¬ی به دو فصل تقسیم می¬شود: فصل پنجم شامل معرفی سه تقویت¬کننده¬ی توزیع شده نوین با بهره¬ی متغیر است و فصل ششم نیز شامل سه تقویت¬کننده¬ی توزیع شده جدید در راستای بهبود هر چه بیشتر پارامترهای این بلوک می¬باشد. طرح¬های پیشنهادی فصل پنجم به ترتیب زیر است: اولین طرح پیشنهادی، تقویت¬کننده¬ی توزیع شده جدیدی بر مبنای ترکیبی از یک تقویت¬کننده¬ی توزیع شده¬ی با سلول بهره¬ی آبشاری تنظیم شده است، که سیگنال خروجی آن توسط یک تقویت¬کننده¬ی سورس مشترک ترقی داده می¬شود. طرح پیشنهادی دوم یک تقویت¬کننده¬ی بهره متغیر فراپهن باند بر مبنای سلول بهره¬ی آبشاری فعال تفاضلی و افزاینده¬ی القایی ست. طرح پیشنهادی سوم بر مبنای اتصال متوالی دو طبقه شامل یک طبقه تقویت¬کننده¬ی توزیع شده به منظور دستیابی به بهره متغیر و یک تقویت¬کننده¬ی توزیع شده¬ی تک طبقه به منظور تقویت قابل توجه بهره است. همچنین طرح¬های پیشنهادی فصل ششم پایان نامه به ترتیب زیر است: طرح پیشنهادی اول، تقویت¬کننده¬ی توزیع شده¬ی فراپهن باند با توان مصرفی کم و بهره بالاست. عملکرد مذکور در ازای پیشنهاد سلول بهره¬ی متوالی به صورت القایی متصل شده از یک طبقه تقویت¬کننده¬ی سورس مشترک و یک طبقه آبشاری تنظیم شده به دست آمد. طرح پیشنهادی دوم، یک تقویت¬کننده¬ی توزیع شده¬ی فراپهن باند، نویز پایین، با بهره¬ی به نسبت بالاست. عملکرد مذکور در ازای اصلاح سلول بهره¬ی آبشاری تنظیم شده به دست آمده است. طرح پیشنهادی سوم، بهبود یافته¬ی طرح پیشنهادی دوم، به لحاظ عملکرد بهره، و پهنای باند بالاست. فصل هفتم به نتیجه¬گیری از پایان¬نامه می¬پردازد. منابع مورد استفاده هم¬چنین پیوست¬ها نیز در انتهای پایان نامه آورده شده¬اند.

در این پایان نامه پس از معرفی انواع الگوریتمهای ضد تداخل و توضیح نحوه عملکرد آنها، به بررسی خواص کاربردی سیستم rfid پرداخته شده است و با استفاده از این خواص سعی در بهبود عملکرد این الگوریتمها کرده اس. در این پایان نامه پنج الگوریتم جدید معرفی شده است. در نهایت الگوریتمهای ارائه شده در یک سیستم نظارت ترافیکی بر مبنای rfid استفاده شده اند

هارمونیک بالانس، یک روش حل حالت پایدار در حوزه فرکانس، برای تحلیل سیستم های فرکانس بالای آنالوگ مثل سیستم های مایکروویو یا rf است. در این جا یک روش، مشابه روش هارمونیک بالانس، برای شبیه سازی و آنالیز حالت پایدار مدار های غیرخطی بزرگ تحت تحریک متناوب بیان می شود. در روش پایه هارمونیک بالانس پاسخ مدار با فرض یک جواب به فرم سری فوریه در حوزه زمان به دست می آید. اما در روش جدید جواب در حوزه موجک محاسبه می گردد. که برای حل معادلات غیرخطی ناشی از هارمونیک بالانس معمول ترین حل عددی بر پایه ی روش نیوتن است. با افزایش سایز مدار کارایی هارمونیک بالانس سنتی کاهش می یابد زیرا سایز سیستم معادلات غیرخطی که باید حل شود، افزایش می یابد. اما روش پیشنهادی که بر مبنای کاربرد موجک ها در آنالیز و شبیه سازی مدارات است؛ با یک ارائه تنک از عملگر مشتق و ترم غیر خطی عملکرد بهتری را نسبت به روش سنتی نشان می دهد.

در تقویت کننده های توزیع شده جذب خازنهای پارازیتی سلول های بهره توسط خطوط انتقال موجب افزایش پهنای باند تقویت کننده های توزیع شده گردیده است، بنابراین تقویت کننده های توزیع شده یکی از بهترین روشهای شناخته شده برای افزایش پهنای باند می باشند و از آنجا که در ارتباطات بیسیم پهن باند به تقویت سیگنال در محدوده فرکانسیghz 3.1 تا ghz 10.6 نیاز می باشد. بنابراین تقویت کننده توزیع شده با توجه به پهنای باند وسیعشان یک انتخاب مناسب برای پیاده سازی تقویت کننده های فرا پهن باند می باشند. در این پایان نامه بر طراحی تقویت کننده های توزیع شده با عملکرد مناسب در محدوده ی فرکانسی فرا پهن باند تمرکز شده است.

در این پایان نامه، بر روی طراحی تقویت کننده هایی که پایه و اساس سیستم های مخابراتی بی سیم با سرعت انتقال داده بالا هستند، تمرکز می کنیم. مهندسین ماکروویو، فن جدیدی (تقویت کننده های توزیع شده*) با پهنای باند مناسب و بالاتر از فرکانس قطع ترانزیستورهای به کار گرفته شده در مدار را ارائه و تثبیت نموده اند. بااین حال، پیاده سازی این تقویت کننده ها دربردارنده چالش های جدیدی است.

در این پایان نامه یکی از موضوعات همواره مورد نیاز نظریه الکترومغناطیس، یعنی حل عددی معادله موج مورد بررسی قرار خواهد گرفت. روش عددی که در این پایان نامه مورد بررسی قرار میگیرد، روش بدون مش نام دارد که نسبت به سایر روش های موجود از جمله اجزاء و تفاضل محدود ، میتواند دارای دقت بالاتری باشد.

بررسی های انجام شده نشان داده اند که تاکنون آنتن های فراماده طراحی شده بطور یکپارچه دارای تمام ویژگی های مطلوب از قبیل: فشردگی ابعاد، گستردگی پهنای باند و مشخصات تشعشعی عالی نیستند. از این رو در این پایان نامه تکنیک ها و روش های جدیدی برای پیاده سازی آنتن های فراماده با ویژگی های ساختاری و تشعشعی بسیار خوب ارایه می شوند. در سطح آنتن های طراحی و ساخته شده قالب هایی از فضاهای خالی به فرم های i، h و t حکاکی و چاپ شده اند که این فضاهای خالی چاپ شده ی i، h و t شکل به عنوان خازن های چپ گرد عمل می کنند و منجر به کاهش ابعاد آنتن ها می شوند. همچنین در پیکربندی این آنتن ها از سلف های حلقوی و مستطیلی استفاده شده است که این سلف ها توسط viaهای قلع اندود شده به صفحه زمین متصل می شوند و به صورت سلف های چپ گرد عمل می کنند.

یکی از بلوک های چالش برانگیز گیرنده های رادیویی تقویت کننده کم نویز است. مهم ترین وظیفه این بلوک فراهم کردن بهره کافی باحداقل نویز ممکن است. درمصالحه بودن پارامترهای مهم طراحی، روابط پیچیده و اثرات غیر خطی المان های مدارطراحی تقویت کننده کم نویز راپیچیده می کند. لذا برای برآوردن اهداف طراحی، نخست انتخاب مناسب توپولوژی مدار و در درجه دوم بهینه سازی المان های آن بسیار اهمیت دارد. ‎در این پایان نامه بر هر دو گام ذکر شده در طراحی پرداخته می شود. ابتدا روش های رایج در طراحی تقویت کننده های کم نویز مرور می شود. سپس برای تسهیل و تسریع بهینه سازی المان های مدار، ابزارهای کامپیوتری معرفی می شود. در ادامه دو ساختار جدید در کاربرد های فراپهن باند پیشنهاد می شود. همچنین الگوریتمcgsa پیشنهاد می شود که با استفاده از ابزارهای کامپیوتری برای بهینه سازی تقویت کننده کم نویز به کار گرفته می شود.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.